用于燃料电池测试的金属双极板的制作方法

1.本公开属于燃料电池技术领域，特别涉及一种用于燃料电池测试的金属双极板。


背景技术：

2.质子膜交换燃料电池是当前技术最成熟稳定的燃料电池类型，相对其他类型的燃料电池具有性能高、寿命长、启动条件简单等优点，已经在备用电源、新能源汽车等方面得到了越来越广泛的应用。而双极板在燃料电池中具有隔断反应介质、集流导电、支撑膜电极、导热等作用。
3.相关技术中，为了提供燃料电池的功率密度，双极板的材料由以前的石墨板，逐渐地向金属薄板转移。而为了更好的验证燃料电池的膜电极、金属薄板的流道尺寸等零部件的性能，在燃料电池完成设计之前，通常使用较小的测试双极板来进行测试。较小的测试双极板一般选用石墨双极板来进行。
4.然而，采用上述石墨双极板进行试验检测时，由于石墨板加工的流道尺寸形状无法做到跟金属板冲压的完全一致，所以石墨双极板不能够精准的验证金属薄板成型的双极板的性能。


技术实现要素：

5.本公开实施例提供了一种用于燃料电池测试的金属双极板，可以对膜电极进行有效测试。所述技术方案如下：
6.本公开实施例提供了一种用于燃料电池测试的金属双极板，所述金属双极板包括相互重叠的第一金属极板和第二金属极板，所述第一金属极板和所述第二金属极板的结构相同，所述第一金属极板的第一表面和所述第二金属极板的第一表面相对；
7.所述第一金属极板的第二表面具有冲压形成的呈蛇形的导流槽、第一待切割槽、第二待切割槽、第三待切割槽、第四待切割槽和密封槽，所述第一待切割槽与所述导流槽的入口端连通，所述第二待切割槽与所述导流槽的出口端连通；
8.所述密封槽围绕所述导流槽、所述第一待切割槽、所述第二待切割槽、所述第三待切割槽和所述第四待切割槽；
9.所述第一金属极板的第一待切割槽在所述第二金属极板上的正投影与所述第二金属极板的第三待切割槽重合，所述第一金属极板的第二待切割槽在所述第二金属极板上的正投影与所述第二金属极板的第四待切割槽重合。
10.在本公开的又一种实现方式，所述密封槽包括第一长条槽、第二长条槽、第三长条槽、第四长条槽、第一弧形槽、第二弧形槽、第一环形槽和第二环形槽；
11.所述第一弧形槽位于所述第一待切割槽的周边，所述第二弧形槽位于所述第二待切割槽的周边，所述第一环形槽围绕在所述第三待切割槽外，所述第二环形槽围绕在所述第四待切割槽外，
12.所述第一长条槽的一端与所述第一弧形槽的一端连通，所述第一弧形槽的另一端
与所述第二长条槽的一端连通，所述第二长条槽的另一端与所述第一环形槽连通，所述第三长条槽的一端与所述第一环形槽连通，所述第三长条槽的另一端与所述第二弧形槽的一端连通，所述第二弧形槽的另一端与所述第四长条槽的一端连通，所述第四长条槽的另一端与所述第二环形槽连通，所述第一长条槽的另一端所述第二环形槽连通。
13.在本公开的又一种实现方式，所述第一弧形槽与所述第一待切割槽同心布置，所述第一弧形槽的内径与所述第一待切割槽的直径之差不小于所述第一环形槽的内外径之差；
14.所述第二弧形槽与所述第二待切割槽同心布置，所述第二弧形槽的内径与所述第二待切割槽的直径之差不小于所述第二环形槽的内外径之差。
15.在本公开的又一种实现方式，
16.所述第一金属极板的第一表面具有冲压形成的多个第一支撑凸起、多个第二支撑凸起、多个第三支撑凸起和多个第四支撑凸起；
17.所述多个第一支撑凸起位于所述第一待切割槽与所述第一弧形槽之间，且沿所述第一待切割槽周向间隔布置；
18.所述多个第二支撑凸起位于所述第二待切割槽与所述第二弧形槽之间，且沿所述第二待切割槽周向间隔布置；
19.所述多个第三支撑凸起围绕所述第一环形槽间隔布置；
20.所述多个第四支撑凸起围绕所述第二环形槽间隔布置。
21.在本公开的又一种实现方式，所所述第一支撑凸起、所述第二支撑凸起、所述第三支撑凸起和所述第四支撑凸起在所述第一金属极板所在平面的正投影为腰形。
22.在本公开的又一种实现方式，所述支撑凸起的高度为0.1mm
‑
0.6mm。
23.在本公开的又一种实现方式，所述第一金属极板和所述第二金属极板的厚度为0.1mm
‑
0.3mm。
24.在本公开的又一种实现方式，所述金属双极板还包括多个固定孔，所述多个固定孔沿所述金属双极板的边缘间隔分布，所述固定孔贯穿所述第一金属极板和所述第二金属极板。
25.在本公开的又一种实现方式，所述金属双极板呈正多边形，所述多个固定孔与所述金属双极板的多个角一一对应，所述多个固定孔位于所述金属双极板相应的角处。
26.在本公开的又一种实现方式，所述第一金属极板和所述第二金属极板焊接在一起。
27.本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
28.通过设置相互重叠的第一金属极板和第二金属极板形成金属双极板，该第一金属极板和第二金属极板结构相同，均具有第一待切割槽、第二待切割槽、第三待切割槽、第四待切割槽，第一金属极板的第一待切割槽在第二金属极板上的正投影与第二金属极板的第三待切割槽重合，第一金属极板的第二待切割槽在第二金属极板上的正投影与第二金属极板的第四待切割槽重合，在进行试验时，选取两个金属双极板，将第一个金属双极板中第一金属极板的第一待切割槽和第二金属极板的第三待切割槽切穿，第一金属极板的第二待切割槽和第二金属极板的第四待切割槽切穿，将第二个金属双极板中第二金属极板的第一待切割槽和第一金属极板的第三待切割槽切穿，第二金属极板的第二待切割槽和第一金属极
板的第四待切割槽切穿，将第一个金属双极板的第一金属极板与第二个金属双极板的第二金属极板相对，两个金属双极板叠在一起，并在中间夹上膜电极和密封胶线，第一个金属双极板切穿后形成的两个孔分别作为氢气进出孔，第二个金属双极板切穿后形成的两个孔分别作为空气进出孔，进行测试。该金属双极板通过冲压形成导流槽，导流槽以及密封槽能够与实际金属双极板的形状尺寸完全一致，能够验证双极板中流道尺寸，进行膜电极的选型，而且第一金属极板和第二金属极板结构相同，能够采用一套冲压设备制作，节约成本，制作效率高。
附图说明
29.为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例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公开的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1是本公开实施例提供的一种金属双极板的拆分结构示意图；
31.图2是本公开实施例提供的第一金属极板的第二表面的结构示意图；
32.图3是本公开实施例提供的第二金属极板的第二表面的结构示意图；
33.图4是本公开实施例提供的金属双极板的局部结构示意图；
34.图5是本公开实施例提供的金属双极板的测试过程示意图。
35.图中各符号表示含义如下：
36.1、第一金属极板；11、第一表面；111、第一支撑凸起；112、第二支撑凸起；113、第三支撑凸起；114、第四支撑凸起；12、第二表面；121、导流槽；122、第一待切割槽；123、第二待切割槽；124、第三待切割槽；125、第四待切割槽；126、密封槽；1261、第一长条槽；1262、第二长条槽；1263、第三长条槽；1264、第四长条槽；1265、第一弧形槽；1266、第二弧形槽；1267、第一环形槽；1268、第二环形槽；
37.2、第二金属极板；3、固定孔。
具体实施方式
38.为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
39.图1是本公开实施例提供的一种金属双极板的拆分结构示意图，如图1所示，该金属双极板包括相互重叠的第一金属极板1和第二金属极板2。第一金属极板1和第二金属极板2的结构相同，第一金属极板1的第一表面11和第二金属极板2的第一表面11相对。
40.图2是本公开实施例提供的第一金属极板的第二表面的结构示意图，结合图2，第一金属极板1的第二表面12具有冲压形成的呈蛇形的导流槽121、第一待切割槽122、第二待切割槽123、第三待切割槽124、第四待切割槽125和密封槽126，第一待切割槽122与导流槽121的入口端连通，第二待切割槽123与导流槽121的出口端连通。
41.密封槽126围绕导流槽121、第一待切割槽122、第二待切割槽123、第三待切割槽124和第四待切割槽125。
42.图3是本公开实施例提供的第二金属极板的第二表面的结构示意图，结合图3，第
一金属极板1和第二金属极板2的结构相同，第二金属极板2的第二表面12同样具有冲压形成的导流槽121、第一待切割槽122、第二待切割槽123、第三待切割槽124、第四待切割槽125和密封槽126。
43.第一金属极板1的第一待切割槽122在第二金属极板2上的正投影与第二金属极板2的第三待切割槽124重合，第一金属极板1的第二待切割槽123在第二金属极板2上的正投影与第二金属极板2的第四待切割槽125重合。
44.通过设置相互重叠的第一金属极板1和第二金属极板2形成金属双极板，该第一金属极板1和第二金属极板2结构相同，均具有第一待切割槽122、第二待切割槽123、第三待切割槽124、第四待切割槽125，第一金属极板1的第一待切割槽122在第二金属极板2上的正投影与第二金属极板2的第三待切割槽124重合，第一金属极板1的第二待切割槽123在第二金属极板2上的正投影与第二金属极板2的第四待切割槽125重合。在进行试验时，选取两个金属双极板，将第一个金属双极板中第一金属极板1的第一待切割槽122和第二金属极板2的第三待切割槽124切穿，第一金属极板1的第二待切割槽123和第二金属极板2的第四待切割槽125切穿，将第二个金属双极板中第二金属极板2的第一待切割槽122和第一金属极板1的第三待切割槽124切穿，第二金属极板2的第二待切割槽123和第一金属极板1的第四待切割槽125切穿，将第一个金属双极板的第一金属极板1与第二个金属双极板的第二金属极板2相对，两个金属双极板叠在一起，并在中间夹上膜电极和密封胶线，第一个金属双极板切穿后形成的两个孔分别作为氢气进出孔，第二个金属双极板切穿后形成的两个孔分别作为空气进出孔，进行测试。该金属双极板通过冲压形成导流槽121，导流槽121以及密封槽126能够与实际金属双极板的形状尺寸完全一致，能够验证流道尺寸，进行膜电极的选型，而且第一金属极板1和第二金属极板2结构相同，能够采用一套冲压设备制作，节约成本，制作效率高。
45.可选地，第一金属极板1和第二金属极板2的厚度可以为0.1mm～0.3mm。第一金属极板1的厚度和第二金属极板2的厚度均指用于冲压形成第一金属极板1或第二金属极板2的金属板材的厚度。
46.第一金属极板1和第二金属极板2的厚度过薄会影响金属双极板的结构强度，厚度过厚不便于冲压成型，并且也会大大增加双极板的重量。通常可以选用0.1mm～0.3mm厚度的钢板冲压制作第一金属极板1和第二金属极板2。
47.作为示例，本公开实施例中，第一金属极板1和第二金属极板2的选用的材质为316l，厚度为0.1mm，这样便于冲压成型制作，且在成型后镀层，以便可以长时间测试，以此也可以用来验证镀层的寿命，进一步节省测试费用。
48.再次参见图2，示例性地，第一金属极板1的导流槽121分布在第二表面12中部5cm
×
5cm或者10cm
×
10cm的矩形区域中，这样用于测试、筛选膜电极mea性能更为方便。在其他实施例中，第一金属极板1的导流槽121和第二金属极板2的导流槽121的尺寸可以根据电池的实际设计参数进行改变，以便能够充分验证电池设计的流道性能，节省成本。
49.示例性地，密封槽126包括第一长条槽1261、第二长条槽1262、第三长条槽1263、第四长条槽1264、第一弧形槽1265、第二弧形槽1266、第一环形槽1267和第二环形槽1268。第一弧形槽1265位于第一待切割槽122的周边，第二弧形槽1266位于第二待切割槽123的周边，第一环形槽1267围绕在第三待切割槽124外，第二环形槽1268围绕在第四待切割槽125
外。
50.第一长条槽1261的一端与第一弧形槽1265的一端连通，第一弧形槽1265的另一端与第二长条槽1262的一端连通，第二长条槽1262的另一端与第一环形槽1267连通，第三长条槽1263的一端与第一环形槽1267连通，第三长条槽1263的另一端与第二弧形槽1266的一端连通，第二弧形槽1266的另一端与第四长条槽1264的一端连通，第四长条槽1264的另一端与第二环形槽1268连通，第一长条槽1261的另一端第二环形槽1268连通。
51.在上述实现方式中，第一长条槽1261与第三长条槽1263平行，第二长条槽1262与第四长条槽1264平行，密封槽126围成近似矩形的区域，将导流槽121围绕在其中，以对导流槽121进行密封。
52.如图1所示，第一弧形槽1265与第一待切割槽122同心布置，第一弧形槽1265的内径与第一待切割槽122的直径之差不小于第一环形槽1267的内外径之差。
53.第二弧形槽1266与第二待切割槽123同心布置，第二弧形槽1266的内径与第二待切割槽123的直径之差不小于第二环形槽1268的内外径之差。
54.这里所说的第一弧形槽1265的内径是指第一弧形槽1265内边缘所在的圆弧的内径，第一弧形槽1265的外径是指第一弧形槽1265的外边缘所在的圆弧的内径。第一环形槽1267的内外径之差是指第一环形槽1267内环的内径与外环的内径之差。
55.图4是本公开实施例提供的金属双极板的局部结构示意图，图4中切除了第一金属极板1的部分表面，在第一金属极板1和第二金属极板2组装时，第一金属极板1上的第一环形槽1267正好与第二金属极板2上的第一弧形槽1265与第一待切割槽122之间的环形区域重合，同时使得第一金属极板1上的第二环形槽1268正好与第二金属极板2上的第二弧形槽1266与第二待切割槽123之间的环形区域重合。
56.同样的道理，依照上面所述，第二金属极板2上的第一环形槽1267与第一金属极板1上的第一弧形槽1265与第一待切割槽122之间的环形区域重叠，第二金属极板2上的第二环形槽1268与第一金属极板1上的第二弧形槽1266与第二待切割槽123之间的环形区域重叠。
57.再次参见图1，示例性地，第一金属极板1的第一表面11具有冲压形成的多个第一支撑凸起111、多个第二支撑凸起112、多个第三支撑凸起113和多个第四支撑凸起114。
58.多个第一支撑凸起111位于第一待切割槽122与第一弧形槽1265之间，且沿第一待切割槽122周向间隔布置。多个第二支撑凸起112位于第二待切割槽123与第二弧形槽1266之间，且沿第二待切割槽123周向间隔布置。多个第三支撑凸起113围绕第一环形槽1267间隔布置。多个第四支撑凸起114围绕第二环形槽1268间隔布置。
59.在上述实现方式中，第一支撑凸起111、第二支撑凸起112、第三支撑凸起113和第四支撑凸起114位于在第一金属极板1和第二金属极板2之间，能够传递压力。测试中，在压紧两个金属双极板时，压力在第一个金属双极板的第一金属极板1和第二个金属双极板的第二金属极板2上的密封胶条、第一支撑凸起111、第二支撑凸起112、第三支撑凸起113和第四支撑凸起114上传递，第一金属极板1上的密封胶条和第二金属极板2上的密封胶条受到挤压发生变形，同时通过第一支撑凸起111、第二支撑凸起112、第三支撑凸起113和第四支撑凸起114将作用力均匀的传递至对应的密封胶条上，提高了密封效果。
60.而且，第一支撑凸起111、第二支撑凸起112、第三支撑凸起113和第四支撑凸起114
均是在冲压制作第一金属极板1时，同时冲压得到，这样也便于制作，方便该金属双极板的量产。
61.示例性地，第一支撑凸起111、第二支撑凸起112、第三支撑凸起113和第四支撑凸起114结构相同，且在第一金属极板1所在平面的正投影为腰形。
62.在上述实现方式中，将第一支撑凸起111、第二支撑凸起112、第三支撑凸起113和第四支撑凸起114设置为以上结构，便于冲压成型，在冲压过程中不容易出现残次品，同时也便于稳定的支撑在两个金属极板之间。
63.腰形是指由两条半径相同的半圆弧和长度相同且两端对齐的平行线段相连围成的封闭图形。
64.本实施例中，第一支撑凸起111、第二支撑凸起112、第三支撑凸起113和第四支撑凸起114的高度为0.1mm
‑
0.6mm。
65.第一支撑凸起111、第二支撑凸起112、第三支撑凸起113和第四支撑凸起114的高度太低时无法起到支撑作用，高度太高不便于冲压成型，容易形成残次品。
66.可选地，金属双极板还包括多个固定孔3，多个固定孔3沿金属双极板的边缘间隔分布，固定孔3贯穿第一金属极板1和第二金属极板2。
67.在进行测试时，能够利用固定孔3，通过螺栓将两个金属双极板连接在一起，使两个金属双极板夹紧膜电极进行测试。
68.示例性地，金属双极板呈正多边形，多个固定孔3与金属双极板的多个角一一对应，多个固定孔3位于金属双极板相应的角处。这样便于固定孔3在布置时不至于占用太大面积，同时也能够均匀的布置固定孔3以便在金属双极板在组装时，能均匀受力。
69.可选地，第一金属极板1和第二金属极板2焊接在一起。
70.在上述实现方式中，将第一金属极板1和第二金属极板2焊接在一起，能够有效地实现双极板的组装，进而将其用于组成小型单电池，进行功能测试。
71.下面简单介绍一下本公开实施例提供的金属双极板的工作方式：
72.图5是本公开实施例提供的金属双极板的测试过程示意图。图5中示出了两个相互配合的双金属极板。图5中的金属双极板a中，第一金属极板1的第一待切割槽122和第二金属极板2的第三待切割槽124切穿，第一金属极板1的第二待切割槽123和第二金属极板2的第四待切割槽125切穿，金属双极板b中，第二金属极板2的第一待切割槽122和第一金属极板1的第三待切割槽124切穿，第二金属极板2的第二待切割槽123和第一金属极板1的第四待切割槽125切穿。
73.将金属双极板a沿虚线m向下翻转至金属双极板b上，使金属双极板a的第一金属极板1与金属双极板b的第二金属极板2合拢，将两个金属双极板连接在一起，膜电极夹在两个金属双极板之间，膜电极与金属双极板之间夹设有密封胶条进行密封。
74.然后，将金属双极板a上切穿形成的两个孔分别作为氢气的出入口，将金属双极板b上切穿形成的两个孔分别作为空气的出入口，进行测试。
75.以上所述仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。