一種燃料電池用柔性石墨單極板的滾壓生產(chǎn)流水線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種燃料電池用柔性石墨單極板的 滾壓生產(chǎn)流水線。
【背景技術(shù)】
[0002] 燃料電池是一種可W高效地將燃料和氧化劑轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。發(fā)達(dá)國(guó)家都 將大型燃料電池的開發(fā)作為重點(diǎn)研究項(xiàng)目，企業(yè)界也紛紛斥W巨資，從事燃料電池技術(shù)的 研究與開發(fā)，現(xiàn)在已取得了許多重要成果，使得燃料電池即將取代傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)及內(nèi)燃機(jī)而 廣泛應(yīng)用于發(fā)電機(jī)汽車上。燃料電池的高效率、無污染、建設(shè)周期短、易維護(hù)W及低成本的 潛能將引爆21世紀(jì)新能源與環(huán)境的綠色革命。
[0003] 雙極板是將單電池串聯(lián)起來組成電池堆的關(guān)鍵部件，主要起分隔氧化劑和還原劑 W及收集電流的作用，它具有W下特點(diǎn)：良好的阻氣功能;導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能好;較低的體電阻 和接觸電阻;耐腐蝕性強(qiáng);質(zhì)量輕、強(qiáng)高、適于批量加工等。因此，雙極板不但對(duì)電池的體積、 重量、成本等影響較大，同時(shí)對(duì)燃料電池的電性能也有很大的影響。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中，雙電極的材料多用復(fù)合石墨板和金屬板。復(fù)合石墨板密度小，質(zhì)量 輕，但其導(dǎo)電性能差，耐高溫性能差，易碎，不適合用于大功率的燃料電池。金屬板導(dǎo)電性能 高，強(qiáng)度大，可W用較薄的板做成雙電極，但其耐腐蝕性能差，電阻大，導(dǎo)熱性差，而且容易 污染膜電極，影響燃料電池的壽命，另外，金屬板采用鍛膜處理工藝，價(jià)格昂貴，成本高。具 體如表1所示。
[0005] 表1復(fù)合石墨板和金屬板的優(yōu)缺點(diǎn)比較
[0008] 現(xiàn)有的工藝都是通過手工操作，將金屬板或石墨板裁剪成需要的大小，然后通過 沖壓或模壓或蝕刻等方式在其表面形成流場(chǎng)，然后將帶有流場(chǎng)的單極板黏貼在一起制成雙 極板。由于采用手工操作，效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，大大增加了燃料電池的人力成本；同時(shí)整個(gè) 工藝對(duì)操作工的要求高，不同的操作者制成的電池堆可能性能完全不同。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種操作簡(jiǎn)單、 自動(dòng)化程度高的燃料電池用柔性石墨單極板的滾壓生產(chǎn)流水線。
[0010] 本實(shí)用新型的目的可W通過W下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種燃料電池用柔性石墨單極 板的滾壓生產(chǎn)流水線，其特征在于，包括纏繞柔性石墨板原料帶的卷式供料機(jī)、滾壓漉、滾 筒印花機(jī)、樹脂噴涂機(jī)，將從卷式供料機(jī)引出的柔性石墨板原料帶依次通過一對(duì)滾壓漉、滾 筒印花機(jī)和樹脂噴涂機(jī)。
[0011] 使用上述流水線進(jìn)行生產(chǎn)的方法包括W下步驟：
[0012] (1)將柔性石墨板原料帶纏繞在卷式供料機(jī)上；
[0013] (2)將從卷式供料機(jī)引出的柔性石墨板原料帶通過一對(duì)壓漉進(jìn)行滾壓，對(duì)單極板 原料帶進(jìn)行壓實(shí)平整，使石墨板表面粗糖度達(dá)到0.20WI1W內(nèi)，提高原料的整體強(qiáng)度，耐腐蝕 性能也有所增強(qiáng)；
[0014] (3)將壓實(shí)平整后的柔性石墨板原料帶通過滾筒印花機(jī)，進(jìn)行流場(chǎng)的模壓，得到極 板帶；
[0015] (4)將模壓好流場(chǎng)的極板帶通過樹脂噴涂機(jī)，在極板帶的整個(gè)表面涂上樹脂即制 得帶狀的柔性石墨極板。
[0016] 所述的樹脂噴涂機(jī)后設(shè)有裁剪裝置，所述的裁剪裝置下方設(shè)有用于收集與流轉(zhuǎn)單 電池的流轉(zhuǎn)載體。所得的帶狀的柔性石墨極板通過裁剪裝置剪切成單張的極板，置于流轉(zhuǎn) 載體中待用；
[0017] 或者，所述的樹脂噴涂機(jī)后設(shè)有收卷漉。將所得帶狀的柔性石墨極板纏繞在收卷 漉中作為極板卷待用。
[0018] 所述的卷式供料機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與滾壓漉的滾壓速度同步。
[0019] 本實(shí)用新型所用的原料帶均采用柔性石墨，運(yùn)種材料具有極佳的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性 能，比金屬輕，其性能已在燃料電池公交車、物料管理車上得到充分的驗(yàn)證。此外，柔性石墨 耐腐蝕，有不錯(cuò)的機(jī)械性能，易塑形，設(shè)計(jì)靈活性強(qiáng)，原料來源充足，是大批量流水線化生產(chǎn) 雙電極的優(yōu)良原料。
[0020] 所述的滾壓漉相當(dāng)于平板壓機(jī)模壓，壓力<3.OMPa。滾壓漉分上下兩個(gè)，中間有細(xì) 小的間隙，該間隙的大小即為目標(biāo)單極板的厚度，因此，當(dāng)柔性石墨板原料帶通過壓漉之 后，表面平整，使得后續(xù)的模壓變得精確。
[0021] 所述的滾筒印花機(jī)采用嵌入式侶制模具，按所需的平面流場(chǎng)制成滾壓模具。滾筒 印花機(jī)分上下兩個(gè)滾筒，每個(gè)滾筒的表面有流場(chǎng)的模型，當(dāng)柔性石墨板原料帶通過時(shí)，滾筒 漉通過流場(chǎng)模型在其表面進(jìn)行模壓，使柔性石墨板原料帶的兩側(cè)都模壓上流場(chǎng);并且，兩個(gè) 滾壓漉必然是同步運(yùn)動(dòng)，且流場(chǎng)模型是相互匹配的，運(yùn)樣才能保證單極板正反兩面的流場(chǎng) 是合格的。
[0022] 所述的樹脂噴涂機(jī)將石墨樹脂涂料加壓至IOOM化W下。高壓狀態(tài)下，涂料通過輸 送系統(tǒng)瞬間噴出，迅速膨脹、霧化，均勻射向石墨極板表面，形成厚度含0.1 Omm的涂層。
[0023] 所述的樹脂噴涂機(jī)涂在極板帶上的樹脂含有高強(qiáng)有機(jī)膠的石墨樹脂，能有效降低 石墨極板的氣孔率，提高了體積密度，增強(qiáng)了石墨極板的強(qiáng)度、防腐蝕性和耐磨性，使其結(jié) 構(gòu)穩(wěn)定，所述高強(qiáng)有機(jī)膠包括有機(jī)硅膠、環(huán)氧樹脂膠或聚異下締膠。
[0024] 所述的收卷漉的卷忍前面裝有一個(gè)可W改變位置的跟蹤漉，其作用是將柔性石墨 極板卷壓靠在收卷卷忍上，實(shí)行接觸收卷或小間隙收卷，W將平整的柔性石墨極板卷迅速 轉(zhuǎn)到卷忍上，實(shí)現(xiàn)平整收卷的目的。單張的極板可通過手工操作，將兩塊極板合在一起做成 雙極板，用于燃料電池組的生產(chǎn)，極板帶收卷在收卷漉上，可實(shí)現(xiàn)雙極板的流水線操作。
[0025] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果體現(xiàn)在W下幾方面：
[0026] (1)本實(shí)用新型的單極板材料采用柔性石墨，耐腐性好，導(dǎo)電性能好，電阻小，輕質(zhì) 且成本低，適合于燃料電池商用車的制造。
[0027] (2)本實(shí)用新型用流水線的機(jī)械操作代替了手工操作，效率高，大大降低了人力成 本。
[0028] (3)本實(shí)用新型所有單極板都由流水線操作完成，不會(huì)發(fā)生兩塊單極板的性能相 差很大的事故，保證生產(chǎn)的單極板質(zhì)量的一致性。
【附圖說明】
[0029] 圖1為單張單極板的生產(chǎn)流水線示意圖；
[0030] 圖2為單極板卷的生產(chǎn)流水線示意圖。
[0031 ]其中，1為卷式供料機(jī)，2為滾壓漉，3為滾筒印花機(jī)，4為樹脂噴涂機(jī)，5為裁剪裝置， 6為流轉(zhuǎn)載體，7為收卷漉。
【具體實(shí)施方式】