發(fā)布時間：2020-04-02 14:04

【摘要】：由于傳統(tǒng)化石能源緊缺和全球氣候變暖等問題,尋找新型清潔能源成為研究熱點之一。質(zhì)子交換膜燃料電池因其反應氣體儲量充分且可再生,反應高效、無污染等優(yōu)點,成為公認的清潔能源之一,從而引起社會廣泛關(guān)注。金屬雙極板作為燃料電池重要組件之一,為了尋找其經(jīng)濟高效的制備方法,對金屬雙極板的沖壓工藝及成形裝備的研究成為近年來首要解決的問題。本文對金屬雙極板的流道輪廓結(jié)構(gòu)進行設(shè)計,模擬分析了不同的流道輪廓尺寸對金屬雙極板沖壓質(zhì)量的影響。在現(xiàn)有的雙極板成形工藝和裝備的基礎(chǔ)上,提出金屬雙極板專用模具和壓機的功能要求、結(jié)構(gòu)特點、設(shè)計要求等,為金屬雙極板的制備提供參考,具體的工作內(nèi)容如下:(1)比較不同材料雙極板制備工藝優(yōu)缺點,金屬雙極板材料性能基本滿足且成本低,成形方法簡單,選用不銹鋼薄板作為雙極板材料,并設(shè)計雙極板輪廓結(jié)構(gòu)。(2)根據(jù)板材沖壓拉伸成形的起皺缺陷分析,對金屬雙極板的沖壓成形進行了理論分析,得到雙極板有無壓邊力條件下的起皺臨界條件,為金屬雙極板的沖壓成形提供理論指導。(3)比較不同流域場結(jié)構(gòu)的性能優(yōu)缺點,設(shè)計單S形雙極板流道結(jié)構(gòu);建立有限元模型對金屬雙極板沖壓成形分析,得到不同流道輪廓尺寸的板料成形極限圖,得到不同的尺寸對不銹鋼雙極板的成形質(zhì)量影響。(4)比較不同結(jié)構(gòu)壓機的工作特性,選擇框架式結(jié)構(gòu)作為金屬雙極板沖壓機機身結(jié)構(gòu);結(jié)合數(shù)值模擬結(jié)果,雙極板流道結(jié)構(gòu)尺寸,并結(jié)合金屬雙極板沖壓成形工藝要求,設(shè)計成形模具結(jié)構(gòu),加工模具,進行實驗。(5)裝配沖壓模具,進行不銹鋼雙極板沖壓實驗,不同沖壓工藝下金屬雙極板的制備,分析成形雙極板質(zhì)量,驗證理論分析和數(shù)值模擬結(jié)果的正確性,成形模具和裝備結(jié)構(gòu)的合理性。
【圖文】：

能源和環(huán)境已成為全人類關(guān)注的熱點。如今，能源匱乏和環(huán)境污染問題亟待決，不可再生的傳統(tǒng)化石能源已經(jīng)不符合當前可持續(xù)發(fā)展的理念，尋找清潔、再生的能源已經(jīng)成為全球研究的熱點。燃料電池是一種將貯存在燃料與氧化劑的化學能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，，因其是一種高效、環(huán)境友好的發(fā)電裝置而備受關(guān)[1]。燃料電池發(fā)展至今，其種類得到了很大的擴充，按反應原理和反應物的不同，不同的分類。如以電解質(zhì)不同分為：①質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）；②堿燃料電池（AFC）；③熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）；④磷酸型燃料電池（PAFC）；固體氧化物燃料電池（SOFC），如以電池工作溫度范圍不同，分為低溫型，中型，高溫型，PEMFC 屬于低溫型燃料電池[2]。質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC），如圖 1.1 所示，具有工作溫度低，反應物量利用率高，反應產(chǎn)物零污染而得到廣泛的關(guān)注研究；PEMFC 使用固體交換膜代液態(tài)電解質(zhì)，這使得電解質(zhì)滲透問題從根本上得以解決。質(zhì)子交換膜燃料電（PEMFC）工作原理，如圖 1.2 所示，可以看作是電解水的逆反過程。氫氣（重氫氣）作為燃料分布在陽極，氧氣（空氣）作為氧化劑分布在陰極，質(zhì)子交換作為傳遞質(zhì)子的電解質(zhì)，從而發(fā)生化學反應產(chǎn)生電能。

能源和環(huán)境已成為全人類關(guān)注的熱點。如今，能源匱乏和環(huán)境污染問題亟待決，不可再生的傳統(tǒng)化石能源已經(jīng)不符合當前可持續(xù)發(fā)展的理念，尋找清潔、再生的能源已經(jīng)成為全球研究的熱點。燃料電池是一種將貯存在燃料與氧化劑的化學能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，因其是一種高效、環(huán)境友好的發(fā)電裝置而備受關(guān)[1]。燃料電池發(fā)展至今，其種類得到了很大的擴充，按反應原理和反應物的不同，不同的分類。如以電解質(zhì)不同分為：①質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）；②堿燃料電池（AFC）；③熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）；④磷酸型燃料電池（PAFC）；固體氧化物燃料電池（SOFC），如以電池工作溫度范圍不同，分為低溫型，中型，高溫型，PEMFC 屬于低溫型燃料電池[2]。質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC），如圖 1.1 所示，具有工作溫度低，反應物量利用率高，反應產(chǎn)物零污染而得到廣泛的關(guān)注研究；PEMFC 使用固體交換膜代液態(tài)電解質(zhì)，這使得電解質(zhì)滲透問題從根本上得以解決。質(zhì)子交換膜燃料電（PEMFC）工作原理，如圖 1.2 所示，可以看作是電解水的逆反過程。氫氣（重氫氣）作為燃料分布在陽極，氧氣（空氣）作為氧化劑分布在陰極，質(zhì)子交換作為傳遞質(zhì)子的電解質(zhì)，從而發(fā)生化學反應產(chǎn)生電能。
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG386

【參考文獻】

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本文編號：2612052