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(xué)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(dòng)、無(wú)電解液流失、水易排出、壽命長(zhǎng)、比功率與比能量高等突出特點(diǎn)，因而被認(rèn)為是代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源的最有力競(jìng)爭(zhēng)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(shí)由于金屬材料自身具有的優(yōu)點(diǎn)，金屬雙極板成為了PEMFC領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。金屬雙極板不僅要求尺寸精度高，表面質(zhì)量好，同時(shí)還要大批量生產(chǎn)以降低成本。本文開(kāi)發(fā)出了一種軟模成形新工藝來(lái)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模或者凹模的一種成形工藝，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(jì)顯得至關(guān)重要。本文對(duì)外圓內(nèi)矩形容框建立了力學(xué)模型，

3、分析了容框在工作中所受彎矩分布情況。通過(guò)三維有限元模擬得到了圓角半徑對(duì)容框工作中最大應(yīng)力的影響系數(shù)。同時(shí)，通過(guò)材料力學(xué)強(qiáng)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(jì)方法。
　　 建立了金屬雙極板軟模成形三維有限元模型，針對(duì)軟模成形三維有限元模擬的特殊性，采用對(duì)板料以加載反壓力的方式進(jìn)行加載。在對(duì)模型有效性驗(yàn)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(duì)成形的影響。同時(shí)對(duì)極板在軟模成形過(guò)程中的FL