燃料电池304不锈钢双极板的电液成形工艺研究
发布时间：2021-02-15 13:59
为解决能源短缺、减少废气排放,以及传统的煤炭石油等不可再生等问题,研发高效率的燃料电池变得非常重要。其中,质子交换膜燃料电池（PEMFC）是一种备受瞩目的高效、无污染的新能源电池。而双极板作为PEMFC核心部件,其成形制造水平制约着PEMFC的发展。且国内极板生产水平还与国外有很大差距。因此,本文提出了采用电液成形来加工电池双极板的方法,探索工艺可行性,以利用高速率电液成形工艺改进不锈钢极板成形性能。首先以极板直流道为研究对象,研究其截面尺寸和放电电压等参数对流道电液成形的影响规律,结合燃料最佳利用率得出最佳直通流道截面尺寸及对应的放电电压参数组合:放电电压2.5k V（100μF）,流道截面宽1.5mm、深0.6mm、倾角20°、上圆角0.3mm和下圆角0.2mm,得到流道填充深度为0.558mm,最大减薄率19.2%。然后通过数值模拟研究了不锈钢板坯成形直通流道和蛇形流道的动态变形行为与成形特点,发现双极板直流道部分变形主要为平面应变——厚向和宽向的变形。蛇形流道拐角部分变形相对复杂,从0°线到90°线的区域内,为面内两向伸长应变,宽向应变是第一主应变,周向应变先增大后减小,在45...
【文章来源】： 蔡兴华 哈尔滨工业大学
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 双极板材料分类
1.3 金属双极板的研究背景与现状
1.3.1 金属双极板研究存在的问题
1.3.2 金属双极板的流场结构介绍
1.3.3 金属双极板成形方法的研究现状
1.4 电液成形工艺的研究进展
1.4.1 电液成形基本原理及应用
1.4.2 薄板电液成形特点
1.4.3 电液成形金属薄板国内外研究现状
1.5 课题的主要研究内容
第2章 304不锈钢双极板成形性能实验研究
2.1 引言
2.2 实验准备
2.2.1 实验所用设备
2.2.2 模具设计
2.2.3 实验工装
2.2.4 实验材料
2.3 电池双极板样单通直流道成形试验研究
2.3.1 放电电压对流道成形的影响
2.3.2 流道深宽比对流道成形的影响
2.3.3 截面倾角对流道成形影响
2.3.4 凹模上圆角对流道成形效果的影响
2.3.5 最佳工艺参数组合确定
2.4 实验结果分析
2.5 本章小结
第3章 不锈钢电池极板电液成形有限元分析
3.1 引言
3.2 金属双极板电液成形模拟建模思路
3.3 有限元分析的预处理
3.3.1 单元的选择及网格的划分
3.3.2 材料属性设定
3.3.3 接触约束和边界条件
3.3.4 能量曲线与力的加载
3.4 有限元模拟结果及分析
3.4.1 直流道部分变形特点
3.4.2 流道拐角部分变形特点
3.4.3 变形各点速度场分析
3.4.4 成形过程分析
3.5 本章小结
第4章 加软模极板电液成形试验
4.1 引言
4.2 电液加软模成形工艺试验
4.2.1 软模厚度对成形效果影响
4.2.2 软模硬度对成形结果影响
4.2.3 软模作用效果分析
4.3 两种成形工艺对比分析
4.3.1 放电电压影响
4.3.2 变形区受力均匀性影响
4.3.3 成形效果分析
4.4 表面精度分析与硬度测试
4.5 软模优化工艺存在的问题分析
4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]铝合金管坯电液成形试验研究[J]. 于海平,孙立超,张旭,李春峰. 锻压技术. 2016(03)
[2]高速率成形技术进展[J]. 庞桂兵,张赟阁,赵益昕,卜繁岭,赵秀君,张志金,丁柏顺. 大连工业大学学报. 2014(05)
[3]质子交换膜燃料电池用不锈钢双极板的腐蚀与表面改性研究进展[J]. 潘红涛,徐群杰,云虹,邓先钦. 腐蚀与防护. 2011(08)
[4]PEMFC金属双极板及其表面改性[J]. 田如锦. 化学进展. 2009(Z2)
[5]质子交换膜燃料电池薄金属双极板性能优化与设计[J]. 李茂春,刘铁根,赵劼,孟卓. 天津大学学报. 2006(10)
[6]PEMFC薄层金属双极板研究进展[J]. 黄乃宝,衣宝廉,侯明,明平文. 化学进展. 2005(06)
[7]质子交换膜燃料电池金属双极板研究[J]. 王东,张伟,夏保佳,李国欣. 电源技术. 2005(08)
[8]质子交换膜燃料电池双极板的材料与制备[J]. 张海峰,衣宝廉,侯明,乔凤桐,张华民. 电源技术. 2003(02)
[9]电液成形工艺实验研究[J]. 陆辛,海锦涛,杨鲁义,张立斌,王仲仁. 锻压技术. 2002(03)
博士论文
[1]金属双极板电磁微成形工艺研究[D]. 赵庆娟.哈尔滨工业大学 2015
硕士论文
[1]激光柔性冲击金属箔板微胀形研究[D]. 孙先庆.江苏大学 2017
[2]新型高度可调节公路防撞护栏研究[D]. 魏彬.河北工业大学 2012
[3]PEMFC双极板磁脉冲成形研究[D]. 王蕾.哈尔滨工业大学 2011
[4]燃料电池金属双极板软模成形研究[D]. 刘艳雄.武汉理工大学 2010
[5]铝合金双极板制备及性能研究[D]. 孙从征.山东大学 2007
[6]PEM燃料电池流场板及其成形工艺研究[D]. 李茂春.天津大学 2004
本文编号：3034973
【文章来源】： 蔡兴华 哈尔滨工业大学
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 双极板材料分类
1.3 金属双极板的研究背景与现状
1.3.1 金属双极板研究存在的问题
1.3.2 金属双极板的流场结构介绍
1.3.3 金属双极板成形方法的研究现状
1.4 电液成形工艺的研究进展
1.4.1 电液成形基本原理及应用
1.4.2 薄板电液成形特点
1.4.3 电液成形金属薄板国内外研究现状
1.5 课题的主要研究内容
第2章 304不锈钢双极板成形性能实验研究
2.1 引言
2.2 实验准备
2.2.1 实验所用设备
2.2.2 模具设计
2.2.3 实验工装
2.2.4 实验材料
2.3 电池双极板样单通直流道成形试验研究
2.3.1 放电电压对流道成形的影响
2.3.2 流道深宽比对流道成形的影响
2.3.3 截面倾角对流道成形影响
2.3.4 凹模上圆角对流道成形效果的影响
2.3.5 最佳工艺参数组合确定
2.4 实验结果分析
2.5 本章小结
第3章 不锈钢电池极板电液成形有限元分析
3.1 引言
3.2 金属双极板电液成形模拟建模思路
3.3 有限元分析的预处理
3.3.1 单元的选择及网格的划分
3.3.2 材料属性设定
3.3.3 接触约束和边界条件
3.3.4 能量曲线与力的加载
3.4 有限元模拟结果及分析
3.4.1 直流道部分变形特点
3.4.2 流道拐角部分变形特点
3.4.3 变形各点速度场分析
3.4.4 成形过程分析
3.5 本章小结
第4章 加软模极板电液成形试验
4.1 引言
4.2 电液加软模成形工艺试验
4.2.1 软模厚度对成形效果影响
4.2.2 软模硬度对成形结果影响
4.2.3 软模作用效果分析
4.3 两种成形工艺对比分析
4.3.1 放电电压影响
4.3.2 变形区受力均匀性影响
4.3.3 成形效果分析
4.4 表面精度分析与硬度测试
4.5 软模优化工艺存在的问题分析
4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]铝合金管坯电液成形试验研究[J]. 于海平,孙立超,张旭,李春峰. 锻压技术. 2016(03)
[2]高速率成形技术进展[J]. 庞桂兵,张赟阁,赵益昕,卜繁岭,赵秀君,张志金,丁柏顺. 大连工业大学学报. 2014(05)
[3]质子交换膜燃料电池用不锈钢双极板的腐蚀与表面改性研究进展[J]. 潘红涛,徐群杰,云虹,邓先钦. 腐蚀与防护. 2011(08)
[4]PEMFC金属双极板及其表面改性[J]. 田如锦. 化学进展. 2009(Z2)
[5]质子交换膜燃料电池薄金属双极板性能优化与设计[J]. 李茂春,刘铁根,赵劼,孟卓. 天津大学学报. 2006(10)
[6]PEMFC薄层金属双极板研究进展[J]. 黄乃宝,衣宝廉,侯明,明平文. 化学进展. 2005(06)
[7]质子交换膜燃料电池金属双极板研究[J]. 王东,张伟,夏保佳,李国欣. 电源技术. 2005(08)
[8]质子交换膜燃料电池双极板的材料与制备[J]. 张海峰,衣宝廉,侯明,乔凤桐,张华民. 电源技术. 2003(02)
[9]电液成形工艺实验研究[J]. 陆辛,海锦涛,杨鲁义,张立斌,王仲仁. 锻压技术. 2002(03)
博士论文
[1]金属双极板电磁微成形工艺研究[D]. 赵庆娟.哈尔滨工业大学 2015
硕士论文
[1]激光柔性冲击金属箔板微胀形研究[D]. 孙先庆.江苏大学 2017
[2]新型高度可调节公路防撞护栏研究[D]. 魏彬.河北工业大学 2012
[3]PEMFC双极板磁脉冲成形研究[D]. 王蕾.哈尔滨工业大学 2011
[4]燃料电池金属双极板软模成形研究[D]. 刘艳雄.武汉理工大学 2010
[5]铝合金双极板制备及性能研究[D]. 孙从征.山东大学 2007
[6]PEM燃料电池流场板及其成形工艺研究[D]. 李茂春.天津大学 2004
本文编号：3034973
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