[發明專利]一種含流道燃料電池雙極板的制備方法

有效

• 申請號: 201910638055.8
• 申請日: 2019-07-16
• 公開（公告）號: CN110336053B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 謝志勇;熊子昂;梁伊麗
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H01M8/0258
• 分類號: H01M8/0258;H01M8/0267
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 張偉;魏娟

本發明公開了一種含流道燃料電池雙極板的制備方法，該方法是先通過3D繪圖繪制陽極流場圖案、陰極流場圖案及冷卻液流場圖案；再將導電漿料通過3D打印方法或者模具注塑方法在一塊金屬板材的一表面形成陽極(或陰極)流場，在另一金屬板材的兩表面分別形成陰極(或陽極)流場和冷卻液流場；將形成陽極(或陰極)流場的金屬板材的光面與形成冷卻液流場的金屬板材表面相對對齊貼合，焊接密封，即得到具有流道的雙極板；該方法結合了金屬雙極板和模壓復合石墨板加工的優點，減少了開模成本和加工難度，特別是需要頻繁修改流道設計時，工期短成本低。

技術領域

本發明涉及一種燃料電池雙極板的制備方法，特別涉及一種含流道燃料電池雙極板的制備方法，屬于燃料電池技術領域。

背景技術

燃料電池具有高能量轉化效率、高能量密度、環保無污染等優點，被視為未來的終極能源。雙極板的成本占據了燃料電池電堆成本的30％以上。傳統的燃料電池的雙極板通常包括高純石墨板、模壓復合石墨板、柔性石墨板、金屬雙極板等。各種雙極板存在各自的優勢和缺點：如高純石墨板通過高純石墨車銑加工后再經浸漬處理，加工工時長、成本高昂；模壓復合石墨板是將石墨粉體與粘結劑混合后再經模壓成型。具有易加工、加工效率高等優點，但由于粉體量大，經常出現導電率分布不均，內部存在氣孔等問題；

柔性石墨板是將膨脹石墨板壓制成型后再經過浸漬處理，具有密封性良好質量輕等優點，但是工藝流程復雜。而金屬雙極板具有便于加工，質量輕和厚度小等優點，有利于大規模生產和應用，但是其需要經沖壓出流道后才能做表面防腐涂層處理，導致非連續涂層處理，從而使得涂層處理設備的價格和加工成本都很高昂。如果先制備預涂層再做沖壓成型流道，在沖壓成型過程中可能會造成預涂層損傷，即使是細微的防腐涂層裂痕在使用過程中會逐漸擴大，最終造成金屬離子溶出甚至金屬雙極板穿孔。且金屬雙極板的模具成本極其高昂。快速降低雙極板的加工成本是當前燃料電池快速商業化的一大亟需解決的問題。

發明內容

針對現有技術中雙極板制備過程中存在的技術問題，本發明的目的是在于提供一種工藝簡單、成本低的含流道燃料電池雙極板的制備方法，該方法結合了模壓雙極板和金屬雙極板加工過程的優勢，通過直接在做好預涂層的金屬薄片上利用3D打印或模內注塑成型流道脊，能大幅降低雙極板的模具成本，結合了金屬雙極板和復合石墨雙極板的各自優點，相比復合石墨雙極板，厚度大幅度降低；相比預涂層金屬薄片成型的雙極板，耐腐蝕性好、模具成本低；相比通過模具成型的雙極板，不需要開模，能極大的縮短加工時間和試驗成本，大幅縮減研發成本，綜上，本發明方法簡化燃料電池雙極板的加工流程，有利于燃料電池商業化。

為了實現上述技術目的，本發明提供了一種含流道燃料電池雙極板的制備方法，該制備方法包括方案一或方案二：

方案一：包括以下步驟：

1)通過3D繪圖繪制陽極流場圖案、陰極流場圖案及冷卻液流場圖案；

2)配制導電漿料；

3)將導電漿料通過3D打印方法按照流場圖案打印在金屬板材表面并進行固化處理，在金屬板材形成流場；其中，金屬板材包括兩塊相同的金屬板材I和金屬板材II，在金屬板材I的一表面形成陽極流場，在金屬板材II一表面形成陰極流場，另一表面形成冷卻液流場；或者，在金屬板材I的一表面形成陰極流場，在金屬板材II一表面形成陽極流場，另一表面形成冷卻液流場；

4)將金屬板材I未打印陽極流場的表面或未打印陰極流場的表面與金屬板材II打印冷卻液流場的表面相對對齊貼合，焊接密封，即得到具有流道的雙極板；

方案二：包括以下步驟：

1)通過3D繪圖繪制陽極流場圖案、陰極流場圖案及冷卻液流場圖案；

2)根據各流場圖案分別設計具有相應流道的模具；

3)配制導電漿料；