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燃料電池電堆壓裝設備-東莞伺服壓力機

來(lái)源：鑫臺銘時(shí)間：2020-11-14 11:13瀏覽次數：- | 分享加入收藏

燃料電池電堆由端板、絕緣板、集流板、單電池（包含雙極板和MEA）組成，他們之間通過(guò)鑫臺銘東莞伺服壓力機施加壓力被組裝到一起。這些零部件之間通過(guò)螺釘和端板組合施加的壓力被組合成了一個(gè)短電堆。

1、電堆組裝裝置和流程：

用于電堆組裝的設備基本構造簡(jiǎn)單，最基本的功能是向電堆施加夾壓力。除此之外，電堆壓力機還可以方便裝配的校準桿、方便均勻施加壓力的壓縮塊、底座以及一些氣密性檢測等。目前已經(jīng)有許多電堆自動(dòng)化組裝設備面世，常見(jiàn)的有鑫臺銘的東莞伺服壓力機，但基本組裝原理與流程還是相似的：

1）、將雙極板、膜電極（此處為碳紙-CCM-碳紙）、雙極板按順序依次疊加在已安裝好絕緣板、集流板的下端板上，組裝出第一個(gè)單電池；

2）、重復以上步驟，利用組裝輔助定位裝置把單電池整齊地疊加成電堆；

3）、安裝好最后的單電池后，疊上上端板部分，使用組裝機施加設計好的壓力將電堆壓緊；

4）、向電堆的進(jìn)氣歧管安裝好氣密性測試設備（此處用氮氣測試），按照測試流程進(jìn)行氣密性檢測；

5）、氣密性檢測通過(guò)后，在保持壓力的情況下，安裝好螺桿（壓縮力保持裝置）。隨后即可撤除壓力，至此一個(gè)電堆就組裝完畢了。

2、組裝方式：

壓裝力可以通過(guò)點(diǎn)壓力、線(xiàn)壓力和面壓力來(lái)提供。因此衍生出來(lái)了許多組裝方式，通過(guò)不同的壓裝方式來(lái)將電堆組裝起來(lái)。目前市面上比較常見(jiàn)的有螺桿壓緊方式和綁帶式壓緊兩種電堆壓緊方式。

螺桿壓緊方式

電堆采用了比較典型的螺桿+端板的均勻壓緊方式。均勻壓縮方式的核心為想方法對電堆內各零部件產(chǎn)生盡量均勻的壓縮力。即通過(guò)厚重的端板將螺桿產(chǎn)生的點(diǎn)壓力轉換成對整個(gè)電堆均勻的應力。這種方法簡(jiǎn)單實(shí)用，但是所使用的端板占據了較大的質(zhì)量和體積。

綁帶式壓緊方式

電堆采用了比較典型的綁帶式壓緊方式。這種方式可以在減少端板厚度和重量的同時(shí)，使壓力更均勻的力分布。這種緊壓方法的受力面積更大，可以將壓緊的力更均勻地施加在端板上。

3、壓力對電堆的影響

壓力對于燃料電池電堆來(lái)說(shuō)影響重大，電堆的性能和穩定性會(huì )受其影響。壓力既不能太大也不能太小，它必須在一個(gè)合理的范圍內。從電堆結構上看，壓力會(huì )對各個(gè)部分都有影響。

MEA:

較小的壓力也會(huì )導致雙極板與GDL之間的接觸面積與接觸力不夠，導致接觸電阻上升，電堆性能下降。同時(shí)壓力還會(huì )影響GDL層的孔隙率，進(jìn)而影響GDL的通水和通氣性。較大的壓力會(huì )導致GDL產(chǎn)生塑性形變，改變其特性。高壓力對質(zhì)子交換膜來(lái)說(shuō)也有較大的風(fēng)險，較高的壓力配合質(zhì)子交換膜的膨脹收縮過(guò)程，會(huì )使質(zhì)子交換膜更容易出現裂紋和針孔。另外，有對質(zhì)子交換膜的研究顯示高壓力會(huì )導致氟化物的加速產(chǎn)生，而這是導致質(zhì)子交換膜壽命減少的一個(gè)重要原因。

密封結構：

當壓力太小時(shí)，電堆內的密封結構無(wú)法起到足夠的密封作用，會(huì )導致漏氣從而引發(fā)安全問(wèn)題。如果壓得不夠緊的話(huà)，各零部件之間的摩擦力也會(huì )相應減小。當電堆遇到晃動(dòng)、沖擊等會(huì )對電堆產(chǎn)生橫向應力的情境時(shí)，各零部件之間的摩擦力就不足以保持電堆的結構穩定，零部件之間的錯位會(huì )導致電堆無(wú)法正常工作。

膠墊或者O圈的電堆密封結構經(jīng)常使用硅膠材料制成。有研究顯示，雖然溫度是對其壽命的主要影響因素，但是像電堆中這樣的高應力也會(huì )一定程度上加速這個(gè)老化過(guò)程。老化的密封材料主要表現是其厚度會(huì )下降，而這個(gè)現象會(huì )反過(guò)來(lái)影響壓縮力，因此在有些電堆組裝的設計中，加入了自適應或者可調節壓縮力的裝置。

流場(chǎng)結構：

GDL用的可能是碳紙或者無(wú)紡布，當受到壓縮時(shí)，GDL發(fā)生的形變會(huì )使流場(chǎng)結構受到改變，從而對電堆性能產(chǎn)生影響，尤其是有較好彈性的無(wú)紡布。

壓緊力優(yōu)化

因此需要利用期望函數等級（desirability funcition）來(lái)預測出其最優(yōu)設計。關(guān)于壓緊力優(yōu)化的研究有很多，主要的焦點(diǎn)在于在保證壓緊力達到最小壓緊力的前提下，如何平衡孔隙率和接觸電阻。

4. 主要研究方向：

目前電堆組裝技術(shù)主要有以下四個(gè)研究方向：

1、最優(yōu)化伺服壓力機，伺服壓裝機的壓力。

2、理解壓力對電堆各零部件及對電堆性能的影響。

3、對電堆組裝過(guò)程的評估和優(yōu)化手段。

4、針對電堆組裝方案設計燃料電池電堆各零部件和提升電堆組裝效率。

鑫臺銘東莞伺服壓力機優(yōu)勢：

一、壓裝精度高：

1、位置定位精度達到±0.01mm（任意負載和速度）。

2、重復定位精度±0.005mm 。

3、壓力精度5‰。

二、品控檢測功能直觀(guān)可靠：

1、實(shí)時(shí)監控生產(chǎn)過(guò)程中的壓力、位移變化，采樣速度快，1000次/秒,2000次/秒。

2、多種判斷模式，自動(dòng)判定壓裝產(chǎn)品是否合格，保障有效檢測。

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本文標簽：東莞伺服壓力機 鑫臺銘

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