燃料電池金屬雙極板軟模成形研究.pdf

1、質(zhì)子交換膜燃料電池(proton exchange membrane fuel cell，PEMFC)是一種將用化學能高效轉(zhuǎn)化成電能的裝置，它的主要燃料為氧氣和氫氣。PEMFC具有能量轉(zhuǎn)化效率高、環(huán)境友好，室溫快速啟動、無電解液流失、水易排出、壽命長、比功率與比能量高等突出特點，因而被認為是代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源的最有力競爭者。阻礙PEMFC商業(yè)化應(yīng)用的主要因素是成本太高。而雙極板作為PEMFC的主要組成部分，占據(jù)了PEMFC成本的30-45％。

2、為了降低燃料電池的生產(chǎn)成本，同時由于金屬材料自身具有的優(yōu)點，金屬雙極板成為了PEMFC領(lǐng)域研究的熱點。金屬雙極板不僅要求尺寸精度高，表面質(zhì)量好，同時還要大批量生產(chǎn)以降低成本。本文開發(fā)出了一種軟模成形新工藝來成形金屬雙極板，主要研究工作如下：
　　 軟模成形是用橡膠板代替凸?；蛘甙寄５囊环N成形工藝，在軟模成形中橡膠必須放置在容框中而提高成形力。由于軟模成形力較傳統(tǒng)鋼模大，容框的設(shè)計顯得至關(guān)重要。本文對外圓內(nèi)矩形容框建立了力學模型，

3、分析了容框在工作中所受彎矩分布情況。通過三維有限元模擬得到了圓角半徑對容框工作中最大應(yīng)力的影響系數(shù)。同時，通過材料力學強度校核理論得到了容框在一定載荷下的最小外圓半徑，建立了軟模成形用容框設(shè)計方法。
　　 建立了金屬雙極板軟模成形三維有限元模型，針對軟模成形三維有限元模擬的特殊性，采用對板料以加載反壓力的方式進行加載。在對模型有效性驗證的基礎(chǔ)上，分析了模具圓角半徑、拔模斜度和沖壓速度對成形的影響。同時對極板在軟模成形過程中的FL