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、啟動快、壽命長等特點。雙極板是質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度高、加工性能好、導電導熱性好等優(yōu)點而被廣泛應用。微型燃料電池的微小化使得雙極

2、板尺寸減小，并產生尺寸效應，使傳統(tǒng)的成形工藝不再適用。本文針對304不銹鋼雙極板提出了微累積成形新方法，結合數(shù)值分析和實驗研究，分析工藝參數(shù)對成形性能和成形質量的影響規(guī)律，并進行了優(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上，研究微累積成形方法及機理，并對微累積成形特點和缺陷進行分析。
　　 (2)對預處理后的試樣進行拉伸試驗，研究了尺寸效應的影響，推導出針對于厚度為0.3

3、mm、0.4mm、0.5mm和0.6mm的304不銹鋼板的本構方程，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建方法，建立了304不銹鋼雙極板實體分層數(shù)值分析模型。
　　 (3)對304不銹鋼雙極板進行了流道成形數(shù)值分析，建立了蛇形流道雙極板累積成形模型，通過等效應力、等效塑性應變、板料厚度和流道成形深度四個方面的具體分析，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)對板料厚度減薄和流道回彈的影響規(guī)

4、律。結果表明:垂直下壓量越大，等效應力和等效塑性應變越大，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，等效應力和等效塑性應變越小，流道成形深度越大，而最大回彈率越小;壓邊力越大，等效應力和等效塑性應變越大，但是壓邊力對板料厚度和流道成形深度的影響不大;板料的等效應力和等效塑性應變隨著成形速度的增加而呈增大趨勢，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。