為解決能源短缺、減少廢氣排放,以及傳統的煤炭石油等不可再生等問題,研發(fā)高效率的燃料電池變得非常重要。其中,質子交換膜燃料電池（PEMFC）是一種備受矚目的高效、無污染的新能源電池。而雙極板作為PEMFC核心部件,其成形制造水平制約著PEMFC的發(fā)展。且國內極板生產水平還與國外有很大差距。因此,本文提出了采用電液成形來加工電池雙極板的方法,探索工藝可行性,以利用高速率電液成形工藝改進不銹鋼極板成形性能。首先以極板直流道為研究對象,研究其截面尺寸和放電電壓等參數對流道電液成形的影響規(guī)律,結合燃料最佳利用率得出最佳直通流道截面尺寸及對應的放電電壓參數組合:放電電壓2.5k V（100μF）,流道截面寬1.5mm、深0.6mm、傾角20°、上圓角0.3mm和下圓角0.2mm,得到流道填充深度為0.558mm,最大減薄率19.2%。然后通過數值模擬研究了不銹鋼板坯成形直通流道和蛇形流道的動態(tài)變形行為與成形特點,發(fā)現雙極板直流道部分變形主要為平面應變——厚向和寬向的變形。蛇形流道拐角部分變形相對復雜,從0°線到90°線的區(qū)域內,為面內兩向伸長應變,寬向應變是第一主應變,周向應變先增大后減小,在45... 

【文章來源】： 蔡興華 哈爾濱工業(yè)大學

【文章頁數】：66 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 雙極板材料分類
    1.3 金屬雙極板的研究背景與現狀
        1.3.1 金屬雙極板研究存在的問題
        1.3.2 金屬雙極板的流場結構介紹
        1.3.3 金屬雙極板成形方法的研究現狀
    1.4 電液成形工藝的研究進展
        1.4.1 電液成形基本原理及應用
        1.4.2 薄板電液成形特點
        1.4.3 電液成形金屬薄板國內外研究現狀
    1.5 課題的主要研究內容
第2章 304不銹鋼雙極板成形性能實驗研究
    2.1 引言
    2.2 實驗準備
        2.2.1 實驗所用設備
        2.2.2 模具設計
        2.2.3 實驗工裝
        2.2.4 實驗材料
    2.3 電池雙極板樣單通直流道成形試驗研究
        2.3.1 放電電壓對流道成形的影響
        2.3.2 流道深寬比對流道成形的影響
        2.3.3 截面傾角對流道成形影響
        2.3.4 凹模上圓角對流道成形效果的影響
        2.3.5 最佳工藝參數組合確定
    2.4 實驗結果分析
    2.5 本章小結
第3章 不銹鋼電池極板電液成形有限元分析
    3.1 引言
    3.2 金屬雙極板電液成形模擬建模思路
    3.3 有限元分析的預處理
        3.3.1 單元的選擇及網格的劃分
        3.3.2 材料屬性設定
        3.3.3 接觸約束和邊界條件
        3.3.4 能量曲線與力的加載
    3.4 有限元模擬結果及分析
        3.4.1 直流道部分變形特點
        3.4.2 流道拐角部分變形特點
        3.4.3 變形各點速度場分析
        3.4.4 成形過程分析
    3.5 本章小結
第4章 加軟模極板電液成形試驗
    4.1 引言
    4.2 電液加軟模成形工藝試驗
        4.2.1 軟模厚度對成形效果影響
        4.2.2 軟模硬度對成形結果影響
        4.2.3 軟模作用效果分析
    4.3 兩種成形工藝對比分析
        4.3.1 放電電壓影響
        4.3.2 變形區(qū)受力均勻性影響
        4.3.3 成形效果分析
    4.4 表面精度分析與硬度測試
    4.5 軟模優(yōu)化工藝存在的問題分析
    4.6 本章小結
結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]鋁合金管坯電液成形試驗研究[J]. 于海平,孫立超,張旭,李春峰.  鍛壓技術. 2016(03)
[2]高速率成形技術進展[J]. 龐桂兵,張赟閣,趙益昕,卜繁嶺,趙秀君,張志金,丁柏順.  大連工業(yè)大學學報. 2014(05)
[3]質子交換膜燃料電池用不銹鋼雙極板的腐蝕與表面改性研究進展[J]. 潘紅濤,徐群杰,云虹,鄧先欽.  腐蝕與防護. 2011(08)
[4]PEMFC金屬雙極板及其表面改性[J]. 田如錦.  化學進展. 2009(Z2)
[5]質子交換膜燃料電池薄金屬雙極板性能優(yōu)化與設計[J]. 李茂春,劉鐵根,趙劼,孟卓.  天津大學學報. 2006(10)
[6]PEMFC薄層金屬雙極板研究進展[J]. 黃乃寶,衣寶廉,侯明,明平文.  化學進展. 2005(06)
[7]質子交換膜燃料電池金屬雙極板研究[J]. 王東,張偉,夏保佳,李國欣.  電源技術. 2005(08)
[8]質子交換膜燃料電池雙極板的材料與制備[J]. 張海峰,衣寶廉,侯明,喬鳳桐,張華民.  電源技術. 2003(02)
[9]電液成形工藝實驗研究[J]. 陸辛,海錦濤,楊魯義,張立斌,王仲仁.  鍛壓技術. 2002(03)

博士論文
[1]金屬雙極板電磁微成形工藝研究[D]. 趙慶娟.哈爾濱工業(yè)大學 2015

碩士論文
[1]激光柔性沖擊金屬箔板微脹形研究[D]. 孫先慶.江蘇大學 2017
[2]新型高度可調節(jié)公路防撞護欄研究[D]. 魏彬.河北工業(yè)大學 2012
[3]PEMFC雙極板磁脈沖成形研究[D]. 王蕾.哈爾濱工業(yè)大學 2011
[4]燃料電池金屬雙極板軟模成形研究[D]. 劉艷雄.武漢理工大學 2010
[5]鋁合金雙極板制備及性能研究[D]. 孫從征.山東大學 2007
[6]PEM燃料電池流場板及其成形工藝研究[D]. 李茂春.天津大學 2004



本文編號：3034973