双极板的制作方法与流程

1.本技术涉及燃料电池制作工艺技术领域，更具体的说，涉及一种双极板的制作方法。


背景技术：

2.双极板是燃料电池重要的组件之一，在燃料电池中起到支撑，收集电流，为冷却液提供通道和分配氧化剂、还原剂的作用。双极板包括相对设置的阳极板和阴极板。
3.现有技术中主要通过机加工和模压的方式进行双极板流道的加工。机加工的方式节省了开模费用，但制作工艺复杂，加工周期过长，从而导致成本过高。模压工艺在双极板大批量制备方面具有优势，但开模费用高，对石墨基材的选取具有一定的要求。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术提供了一种双极板的制作方法，方案如下：一种双极板的制作方法，所述双极板包括相对设置的阳极板和阴极板，所述制作方法包括：提供一模具；在所述模具中填充具有光固化特性的导电浆料；对所述导电浆料进行光固化后，形成光固化极板；其中，所述光固化极板用于作为阳极板或是阴极板；进行脱模处理，以使得所述光固化极板与所述模具分离。
5.优选的，在上述制作方法中，所述模具包括：支撑板；位于所述支撑板表面的模具板，所述模具板背离所述支撑板的一侧表面具有凹槽，所述凹槽的深度小于所述模具板的厚度；所述凹槽底部具有贯穿所述模具板的沟槽，所述沟槽用于形成所述双极板的流道。
6.优选的，在上述制作方法中，还包括：在填充所述导电浆料的模具板上覆盖盖板，以使得所述导电浆料背离所述支撑板的一侧表面平整。
7.优选的，在上述制作方法中，所述导电浆料包括：基于设定比例均匀混合的导电填料、光敏性树脂以及光引发剂。
8.优选的，在上述制作方法中，所述导电填料包括炭黑、碳纳米管、多孔碳、石墨烯以及膨胀石墨中的一种或是多种。
9.优选的，在上述制作方法中，所述光敏性树脂包括环氧树脂、丙烯酸酯以及不饱和聚酯中的一种或是多种。
10.优选的，在上述制作方法中，所述光引发剂包括苯偶姻及衍生物、苯偶酰类、烷基苯酮类以及二苯甲酮类中的一种或是多种。
11.优选的，在上述制作方法中，所述导电填料、所述光敏性树脂以及所述光引发剂质量比为(8.5~15.5)：(0.8~2.5)：(0.4~1.2)。
12.优选的，在上述制作方法中，在填充所述导电浆料前，还包括：在所述模具用于制备所述光固化极板的图形表面涂覆脱模剂。
13.优选的，在上述制作方法中，进行光固化的方法包括：通过紫外光系统照射所述导电浆料使其固化。
14.通过上述描述可知，本技术技术方案提供的双极板的制作方法包括：提供一模具；在所述模具中填充具有光固化特性的导电浆料；对所述导电浆料进行光固化后，形成光固化极板；其中，所述光固化极板用于作为阳极板或是阴极板；进行脱模处理，以使得所述光固化极板与所述模具分离。本技术技术方案提供了一种简单、快速的光固化的双极板加工方式。所述制作方法在常温下进行，生产成本低，工艺简单，适合大批量生产。
15.进一步的，在紫外光的作用下，导电浆料中光引发剂产生自由基，树脂发生聚合，以实现导电浆料的固化。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
17.本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本技术所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
18.图1为本技术实施例提供的一种双极板的制作方法的流程示意图；图2为本技术实施例提供的一种用于制作光固化双极板的模具的结构示意图；图3为本技术实施例提供的一种制作光固化极板的原理示意图；图4-图6为本技术实施例提供的一种双极板制作方法的工艺流程图。
具体实施方式
19.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术中的实施例进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
20.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。
21.如图1所示，图1为本技术实施例提供的一种双极板的制作方法的流程示意图，所述双极板包括相对设置的阳极板和阴极板，所述双极板可以用于质子交换膜燃料电池。
22.所述制作方法包括：步骤s11：提供一模具。
23.步骤s12：在所述模具中填充具有光固化特性的导电浆料。
24.步骤s13：对所述导电浆料进行光固化后，形成光固化极板；其中，所述光固化极板用于作为阳极板或是阴极板。通过设置光源波长、能量、距离、角度来控制固化过程。
25.步骤s14：进行脱模处理，以使得所述光固化极板与所述模具分离。
26.本技术技术方案提供了一种简单、快速的光固化的双极板加工方式。所述制作方法在常温下进行，生产成本低，工艺简单，适合大批量生产。
27.如图2所示，图2为本技术实施例提供的一种用于制作光固化双极板的模具的结构示意图，所述模具包括：支撑板11；位于所述支撑板11表面的模具板12，所述模具板12背离所述支撑板的一侧表面具有凹槽121，所述凹槽121的深度小于所述模具板12的厚度；所述凹槽121底部具有贯穿所述模具板12的沟槽122，所述沟槽122用于形成所述双极板的流道。其中，所述模具板12用于制作流道的三维结构区域为透光区域，其他区域镀遮光层。
28.可以设置所述模具板12和所述支撑板11为两个分离的结构件，以便于光固化后，进行脱模处理。所述模具板12可以通过浇筑工艺制备形成，或是通过板材经过刻蚀制备形成、或是3d打印工艺制备形成、或是机加工制备形成。所述支撑板11用于模具支撑以及曝光。
29.其他方式中，所述模具板12和所述支撑板11为一体结构，通过浇筑工艺制备形成，或是通过板材经过刻蚀制备形成、或是3d打印工艺制备形成、或是机加工制备形成。
30.如图3所示，图3为本技术实施例提供的一种制作光固化极板的原理示意图，在模具中填充导电浆料21后，通过紫外光照射导电浆料21，实现导电浆料的固化。为了加速导电浆料21的固化，可以通过双向紫外光照射，进行所述导电浆料21的固化。具体的，支撑板11为透光板材，将模具水平放置，在支撑板11下方采用朝向上方照射的紫外光对导电浆料21进行光照固化的同时，在模具板12上方采用朝向下方照射的紫外光对导电浆料21进行光照固化。
31.本技术实施例中，所述支撑板11可以为玻璃板或是塑料板等能够透光的板材，以便于光线能够透过所述支撑板11对导电浆料21进行光照固化。
32.如图4-图6所示，图4-图6为本技术实施例提供的一种双极板制作方法的工艺流程图，该方法包括：首先，如图4所示，在模具中填充具有光固化特性的导电浆料21。其中，模具可以如上述包括支撑板11和模具板12。
33.然后，如图5所示，在上述实施例所述制作方法的基础上，还包括：在填充所述导电浆料21的模具板12上覆盖盖板22，以使得所述导电浆料21背离所述支撑板11的一侧表面平整。
34.最后，如图6所示，通过位于所述支撑板11下方的第一光源设备24和位于所述盖板22上方的第二光源设备23同时照射所述导电浆料21，以使得所述导电浆料21固化为光固化极板。
35.本技术实施例中，用于光源设备可以为紫外光设备，包括紫外光激发器以及驱动装置，驱动装置包括旋转棱镜以及转动轴，紫外光由紫外光激发器发射，旋转棱镜用于反射
激光器发射出的光，旋转棱镜能够绕中心轴旋转，并能沿中心轴线方向移动；使得紫外光方向性较好，不易发散，光固化极板成型后的边缘比较整齐，减少打磨的工序。
36.可以设置所述盖板22朝向所述模具板12的一侧具有与所述凹槽适配的凸起结构。设置进行光固化前，所述导电浆料21与所述模具板12背离所述支撑板11一侧表面的距离为t1，设置t1大于0，以避免覆盖所述盖板22前导电浆料21的溢出，同时设置t1不大于所述凸起结构的高度，以使得覆盖所述盖板22时，能够通过所述凸起结构下表面使得所述导电浆料21上表面平整。可选的，可以设置所述模具板12背离所述支撑板11的一侧表面具有与所述凹槽连通的溢流槽，用于回收覆盖所述盖板22时溢出的所述导电浆料21。
37.本技术实施例所述制作方法中，所述导电浆料21包括：基于设定比例均匀混合的导电填料、光敏性树脂以及光引发剂。
38.所述制作方法中，进行光固化的方法包括：通过紫外光系统照射所述导电浆料使其固化。其中，固化时间受光引发剂和光源波长以及光源照射角度等参数影响，通过设置这些参数以调节固化时间。
39.其中，所述导电填料包括炭黑、碳纳米管、多孔碳、石墨烯以及膨胀石墨中的一种或是多种。所述光敏性树脂包括环氧树脂、丙烯酸酯以及不饱和聚酯中的一种或是多种。所述光引发剂包括苯偶姻及衍生物、苯偶酰类、烷基苯酮类以及二苯甲酮类中的一种或是多种。
40.可选的，所述导电填料、所述光敏性树脂以及所述光引发剂质量比为(8.5~15.5)：(0.8~2.5)：(0.4~1.2)。
41.本技术实施例中，为了便于光固化后脱模处理，在填充所述导电浆料21前，还包括：在所述模具用于制备所述光固化极板的图形表面涂覆脱模剂。具体的，可以在所述支撑板11上表面、所述凹槽121以及所述沟槽122表面均涂覆脱模剂。当采用盖板22时，在所述盖板22下表面涂覆脱模剂。
42.本技术实施例所述制作方法中，对模具的三维结构表面涂覆脱模剂，便于固化后脱模，支撑板11表面涂脱模剂，做防粘结预处理。将混合好的导电浆料21均匀注入模具中，将模具表面浆料整平，打开光源设备，利用紫外光对导电浆料21进行充分的照射，直至固化。待完全固化后，进行脱模处理。
43.通过上述描述可知，本技术实施例所述制作方法为一种新型的光固化双极板制作工艺，在光照作用下，光引发剂会产生自由基，引发树脂聚合，固化，可以在常温下进行，不涉及高温处理过程，节约能源；生产成本低，工艺简单，能够连续大量化的生产；能够将剩余未固化浆料进行回收，重复利用。
44.可以设置大尺寸的模具，制作大尺度光固化极板，切割后形成多个阳极板或是多个阴极板，以实现一次性多片基板的制作，提高生产效率。
45.本说明书中各个实施例采用递进、或并列、或递进和并列结合的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
46.需要说明的是，在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描
述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。
47.还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
48.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。