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燃料電池的工作原理和結構
燃料電池是通過氫和氧在燃料電池電爐內發生化學反應,將化學能轉化為電能的裝置。與傳統內燃機不同,燃料電池的電力來自氫和氧的電化學反應,與燃燒無關,產物是水。因此,燃料電池是零排放、高效率、具有低噪音等優點。
燃料電池組通常是將多個燃料電池單元串聯疊加組合而成,而燃料電池單元主要是將兩個核心部件的正極板和膜電極串聯組合而成。燃料電池的工作原理和電池結構如下:
燃料電池電堆工作原理
燃料電池單元結構:雙極板和膜電極
燃料電池組的工作原理
燃料電池單元結構:正極板和薄膜電極
燃料電池雙極板的作用和結構特點
雙極板的成本占電爐的20%~40%左右。雙極板在燃料電池的電堆中主要起到分配反應氣體、導熱和支撐膜電極的作用,是燃料電池的骨架和基礎。
一般來說,正極板由進出口、分流區及分流反應區組成,其中進出口將氫氣、氧氣/空氣和冷卻液引入雙極板,為電化學反應提供工業物質,通過冷卻液調節反應溫度,分流區主要為氫氣、將氧氣/空氣和冷卻液均勻分配到流場反應區的流道中,保證電化學反應的一致性。提供氧氣/空氣。帶上反應產物,與電子進行反應熱傳導,對結構的一致性要求很高。一般的正極板結構圖如下:
普通燃料電池正極板結構
雙極板的性能要求很高,從性能上看,雙極板材料是電和熱的良導體,具有良好的強度及氣體致密性等,要求雙極板在燃料電池的強酸性、強電位、高濕熱工作環境中穩定運行。
從加工性和經濟性的角度來看,雙極板易于加工,材料和制造成本低,目前車用燃料電池組一般需要將300-500個雙極板疊裝在一起。
不同材質的雙極板的特點及代表性電爐制造商
金屬正極板工藝圖
金屬雙極板產品的生產工藝主要包括沖壓階段、焊接階段、電鍍階段和密封階段,主要工藝如下:
具體生產流程如下:
主要生產工藝概述如下:
單極板沖壓:通過沖壓模具在金屬薄板線圈上制造油場、三鋼球及輔助結構。
剪裁邊:通過裁剪模具來去除剪裁邊、孔所需的材料段。
雙極板焊接:使用高速激光焊接系統將兩個單極板焊接成雙極板,該技術主要使用激光焊接焊接部位實現連接。
二極板清洗:用純水對金屬二極板表面進行超聲波清洗,去除金屬二極板表面的雜質,提高表面清潔度,為沉積鍍層做技術準備。
陽極板電鍍:在真空電鍍系統內,利用磁控濺射方法在陽極板表面制備導電耐蝕涂層。
雙極板包裝:通過自動包裝裝置在雙極板表面形成預成型的粘合層,放置密封件并定位,利用粘合層實現雙極板與密封件的連接。
電阻檢測:通過接觸電阻檢測裝置檢測正極板的導電性。
氣密性檢測:密封完成后,使用氣密性檢測設備對雙極板氫室、氧氣/空氣室及冷卻液室進行泄漏檢測,檢測氣密性狀態。
配送:外觀檢查,生成配送報告,完成配送準備。