專利名稱：質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板自動(dòng)生產(chǎn)線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)電池雙極板的生產(chǎn)線。
背景技術(shù)：
燃料電池種類繁多，性能各異，其中質(zhì)子交換膜燃料電池(ProtonExchange Membrane Fuel Cell，PEMFC)可以成為電動(dòng)汽車的理想能源，亦可作為軍用、民用便攜式電源。具有十分廣闊的應(yīng)用前景。
PEMFC屬于低溫燃料電池，以全氟磺酸型固體聚合物為電解質(zhì)，鉑/碳或鉑-釕/碳為電催化劑，氫或凈化重整氣為燃料，空氣或純氧為氧化劑，帶有氣體流動(dòng)通道的石墨或表面改性的金屬板為雙極板。PEMFC技術(shù)是目前世界上最成熟的一種能將氫氣與空氣中的氧氣化合成潔凈水并釋放出電能的技術(shù)，具體過(guò)程為(1)氫氣通過(guò)管道或?qū)獍宓竭_(dá)陽(yáng)極，在陽(yáng)極催化劑作用下，氫分子解離為帶正電的氫離子(即質(zhì)子)并釋放出帶負(fù)電的電子。
(2)氫離子穿過(guò)電解質(zhì)(質(zhì)子交換膜)到達(dá)陰極；電子則通過(guò)外電路到達(dá)陰極。電子在外電路形成電流，通過(guò)適當(dāng)連接可向負(fù)載輸出電能。
(3)在電池另一端，氧氣(或空氣)通過(guò)管道或?qū)獍宓竭_(dá)陰極；在陰極催化劑作用下，氧與氫離子及電子發(fā)生反應(yīng)生成水。
與其它種類的燃料電池相比，PEMFC主要有以下優(yōu)點(diǎn)(1)能量轉(zhuǎn)化效率高。通過(guò)氫氧化合作用，直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，不通過(guò)熱機(jī)過(guò)程，不受卡諾循環(huán)的限制。
(2)可實(shí)現(xiàn)零排放。其唯一的排放物是純凈水(及水蒸氣)，沒(méi)有污染物排放，是環(huán)保型能源；運(yùn)行噪聲低，可靠性高。PEMFC電池組無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，工作時(shí)僅有氣體和水的流動(dòng)。
(3)維護(hù)方便。PEMFC內(nèi)部構(gòu)造簡(jiǎn)單，電池模塊呈現(xiàn)自然的“積木化”結(jié)構(gòu)，使得電池組的組裝和維護(hù)都非常方便；也很容易實(shí)現(xiàn)“免維護(hù)”設(shè)計(jì)。
(4)發(fā)電效率受負(fù)荷變化影響很小。
(5)燃料氫氣來(lái)源極其廣泛，是一種可再生的能源資源，取之不盡，用之不絕?？赏ㄟ^(guò)石油、天然氣、甲醇、甲烷等進(jìn)行重整制氫；也可通過(guò)電解水制氫、光解水制氫、生物制氫等方法獲取氫氣；氫氣的生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用等技術(shù)目前均已非常成熟、安全、可靠。
PEMFC應(yīng)用十分廣泛。實(shí)際上，凡是需要能源、動(dòng)力的地方都可以應(yīng)用PEMFC。PEMFC的主要應(yīng)用領(lǐng)域可分為以下三大類(1)用作便攜電源、小型移動(dòng)電源、車載電源、備用電源、不間斷電源等，適用于軍事、通訊、計(jì)算機(jī)、地質(zhì)、微波站、氣象觀測(cè)站、金融市場(chǎng)、醫(yī)院及娛樂(lè)場(chǎng)所等領(lǐng)域，以滿足野外供電、應(yīng)急供電以及高可靠性、高穩(wěn)定性供電的需要。
(2)可用作助動(dòng)車、摩托車、汽車、火車、船舶等交通工具動(dòng)力，以滿足環(huán)保對(duì)車輛船舶排放的要求。PEMFC的工作溫度低，啟動(dòng)速度較快，功率密度較高(體積較小)，因此，很適于用作新一代交通工具動(dòng)力。這是一項(xiàng)潛力十分巨大的應(yīng)用。由于汽車是造成能源消耗和環(huán)境污染的首要原因，因此，世界各大汽車集團(tuán)競(jìng)相投入巨資，研究開(kāi)發(fā)電動(dòng)汽車和代用燃料汽車。從目前發(fā)展情況看，PEMFC是技術(shù)最成熟的電動(dòng)車動(dòng)力源，PEMFC電動(dòng)車被業(yè)內(nèi)公認(rèn)為是電動(dòng)車的未來(lái)發(fā)展方向。
(3)可用作分散型電站。PEMFC電站可以與電網(wǎng)供電系統(tǒng)共用，主要用于調(diào)峰；也可作為分散型主供電源，獨(dú)立供電，適于用作海島、山區(qū)、邊遠(yuǎn)地區(qū)或新開(kāi)發(fā)地區(qū)電站。
現(xiàn)有技術(shù)采用傳統(tǒng)碳材料制備的雙極板，由于材料成型工藝復(fù)雜、周期長(zhǎng)，造成雙極板的成品價(jià)格昂貴。特別地，需要通過(guò)后續(xù)的機(jī)械加工引入流道，這種加工非常困難。后續(xù)流道加工費(fèi)用是板材成本的3到5倍。目前碳質(zhì)材料雙極板成本要占整個(gè)燃料電池生產(chǎn)成本的60％以上。對(duì)于使用金屬板作為PEMFC的雙極板，雖然其成本較低，但突出的問(wèn)題是如何提高電池長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的穩(wěn)定性和降低電池性能的衰減。對(duì)于雙極板的另一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是減少體積和減輕重量，這對(duì)減少電池尺寸和重量非常必要，尤其是對(duì)于電動(dòng)汽車、筆記本電腦、移動(dòng)手機(jī)等移動(dòng)電源。目前碳質(zhì)材料雙極板由于所選用的材料和工藝限制，雙極板的體積超過(guò)整個(gè)電池堆體積的2/3，這不僅阻礙了PEMFC的商業(yè)化應(yīng)用，也限制了電池的薄型化、小型化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種制作燃料電池雙極板工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低的質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板自動(dòng)生產(chǎn)線。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板自動(dòng)生產(chǎn)線，其特征是有真空壓力注漿機(jī)構(gòu)，真空壓力注漿機(jī)構(gòu)后設(shè)置雙極板生產(chǎn)線。
真空壓力注漿機(jī)構(gòu)有攪拌池，攪拌池與漿料泵連接，漿料泵與和抽真空處理裝置連通的容器連接，該容器與空氣壓縮裝置連接，該容器上開(kāi)設(shè)有漿料出口。
抽真空處理裝置有與容器連通的緩沖容器，緩沖容器與真空泵連接。雙極板生產(chǎn)線有輸送帶，輸送帶上裝夾裝有雙極板模具的夾件，輸送帶近側(cè)設(shè)置刮平裝置，刮平裝置后設(shè)置烘箱，烘箱后設(shè)置頂出裝置，輸送帶近側(cè)設(shè)置將雙極板模具升降傳遞的裝置。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，采用本發(fā)明制造質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、性能穩(wěn)定，可以采用C/C復(fù)合材料和凝膠注模制作雙極板，可不需機(jī)加工而一次成型氣體流道的燃料電池雙極板。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示圖。
圖2是圖1中模具與頂出裝置結(jié)構(gòu)示圖。
具體實(shí)施例方式一種質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板自動(dòng)生產(chǎn)線，有真空壓力注漿機(jī)構(gòu)，真空壓力注漿機(jī)構(gòu)后設(shè)置雙極板生產(chǎn)線。
真空壓力注漿機(jī)構(gòu)有攪拌池1，攪拌池1與漿料泵2連接，漿料泵2與容器3連接，容器3與緩沖容器5連通，緩沖容器5與真空泵6連接，容器3與空氣壓縮機(jī)6連接，容器3上開(kāi)設(shè)有漿料出口13。雙極板生產(chǎn)線有輸送帶7，輸送帶7上裝夾裝有雙極板模具11的夾件14，輸送帶7近側(cè)設(shè)置刮板8，刮板8后設(shè)置烘箱9，烘箱9后設(shè)置頂出裝置10，輸送帶7近側(cè)設(shè)置將雙極板模具11升降傳遞的裝置12。
雙極板模具11有由模塊23和模板26連接形成的型腔24，型腔24中設(shè)置將型腔24分隔為二的擋塊25。頂出裝置10有與模具11的模板26連接的推桿15，推桿15與推板16連接，推板16與壓機(jī)頂桿17連接，推桿15上套裝彈簧18。頂出裝置10與導(dǎo)向機(jī)構(gòu)連接。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在推板16上的導(dǎo)套19，導(dǎo)套19套裝在導(dǎo)柱20上，導(dǎo)柱20固裝在固定板21、22上。
本發(fā)明的工作過(guò)程是將配制質(zhì)子交換膜燃料電池C/C復(fù)合材料雙極板的各種成份放入攪拌池1，攪拌均勻，用漿料泵2將攪拌均勻的漿料抽入容器3，利用真空泵6通過(guò)緩沖器5抽取容器3中的空氣，獲得無(wú)氣泡的漿料，再用空氣壓縮機(jī)4將壓縮空氣注入容器3，從容器3底部出口將無(wú)氣泡的漿料壓出，進(jìn)入雙極板模具11，并通過(guò)帶有隨行夾件的輸送帶7將模具11送入刮平板8附近，由刮平板將雙極板素坯刮平，將刮平后的素坯連同模具11一起送入烘箱9將雙極板素坯烘干，再通過(guò)頂出裝置10將烘干后的素坯脫模，素坯取走進(jìn)行后處理，脫模后的模具11利用升降裝置12送回輸送帶始端備用。
權(quán)利要求
1.一種質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板自動(dòng)生產(chǎn)線，其特征是有真空壓力注漿機(jī)構(gòu)，真空壓力注漿機(jī)構(gòu)后設(shè)置雙極板生產(chǎn)線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板自動(dòng)生產(chǎn)線，其特征是真空壓力注漿機(jī)構(gòu)有攪拌池，攪拌池與漿料泵連接，漿料泵與和抽真空處理裝置連通的容器連接，該容器與空氣壓縮裝置連接，該容器上開(kāi)設(shè)有漿料出口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板自動(dòng)生產(chǎn)線，其特征是抽真空處理裝置有與容器連通的緩沖容器，緩沖容器與真空泵連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板自動(dòng)生產(chǎn)線，其特征是雙極板生產(chǎn)線有輸送帶，輸送帶上裝夾裝有雙極板模具的夾件，輸送帶近側(cè)設(shè)置刮平裝置，刮平裝置后設(shè)置烘箱，烘箱后設(shè)置頂出裝置，輸送帶近側(cè)設(shè)置將雙極板模具升降傳遞的裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板自動(dòng)生產(chǎn)線，有真空壓力注漿機(jī)構(gòu)，真空壓力注漿機(jī)構(gòu)后設(shè)置雙極板生產(chǎn)線。本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，采用本發(fā)明制造質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、性能穩(wěn)定，可以采用C/C復(fù)合材料和凝膠注模制作雙極板，可不需機(jī)加工而一次成型氣體流道的燃料電池雙極板。
文檔編號(hào)H01M4/88GK1610158SQ20041004189
公開(kāi)日2005年4月27日 申請(qǐng)日期2004年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月31日
發(fā)明者倪紅軍, 廖萍, 李飛, 黃明宇, 朱昱, 張福豹 申請(qǐng)人:南通工學(xué)院