微型燃料電池304不銹鋼雙極板累積成形及控制研究.pdf

1、燃料電池已成為各種替代能源中的首選潔凈能源，其中質(zhì)子交換膜燃料電池是繼堿性燃料電池、磷酸型燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池之后迅速發(fā)展起來的的第五代燃料電池，具有溫度低、比能高、啟動(dòng)快、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。雙極板是質(zhì)子交換膜燃料電池的核心部件之一，決定了電池堆體積功率密度和質(zhì)量功率密度的大小，影響電池的成本和性能。
　　 由于金屬雙極板具有強(qiáng)度高、加工性能好、導(dǎo)電導(dǎo)熱性好等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。微型燃料電池的微小化使得雙極

2、板尺寸減小，并產(chǎn)生尺寸效應(yīng)，使傳統(tǒng)的成形工藝不再適用。本文針對(duì)304不銹鋼雙極板提出了微累積成形新方法，結(jié)合數(shù)值分析和實(shí)驗(yàn)研究，分析工藝參數(shù)對(duì)成形性能和成形質(zhì)量的影響規(guī)律，并進(jìn)行了優(yōu)化。本文所做的主要工作和研究成果如下:
　　 (1)在傳統(tǒng)的塑性成形方法和微成形理論基礎(chǔ)上，研究微累積成形方法及機(jī)理，并對(duì)微累積成形特點(diǎn)和缺陷進(jìn)行分析。
　　 (2)對(duì)預(yù)處理后的試樣進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，研究了尺寸效應(yīng)的影響，推導(dǎo)出針對(duì)于厚度為0.3

3、mm、0.4mm、0.5mm和0.6mm的304不銹鋼板的本構(gòu)方程，為微累積成形的材料模型提供依據(jù);提出了適合微成形的表面層模型構(gòu)建方法，建立了304不銹鋼雙極板實(shí)體分層數(shù)值分析模型。
　　 (3)對(duì)304不銹鋼雙極板進(jìn)行了流道成形數(shù)值分析，建立了蛇形流道雙極板累積成形模型，通過等效應(yīng)力、等效塑性應(yīng)變、板料厚度和流道成形深度四個(gè)方面的具體分析，研究了垂直下壓量、板料厚度、壓邊力和成形速度等工藝參數(shù)對(duì)板料厚度減薄和流道回彈的影響規(guī)

4、律。結(jié)果表明:垂直下壓量越大，等效應(yīng)力和等效塑性應(yīng)變?cè)酱?，板料減薄越厲害，板料的厚度變化越不平緩，流道深度也越大，最大回彈率越小;板料越薄，等效應(yīng)力和等效塑性應(yīng)變?cè)叫?，流道成形深度越大，而最大回彈率越?壓邊力越大，等效應(yīng)力和等效塑性應(yīng)變?cè)酱螅菈哼吜?duì)板料厚度和流道成形深度的影響不大;板料的等效應(yīng)力和等效塑性應(yīng)變隨著成形速度的增加而呈增大趨勢(shì)，流道深度隨著成形速度的減小而增大，成形速度越大，最大厚度減薄率和最大回彈率也越大。