CN113134988B - 双极板成型方法及双极板成型装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双极板成型方法及装置，双极板成型方法包括：在下模的下成型面上涂覆助脱层；在助脱层背向下成型面的一面覆盖隔离膜，并将原件放置于隔离膜上；使上模与下模相互靠近，利用上模的上成型面与下成型面挤压原件形成双极板。上述成型双极板的方法中，利用上模和下模冲压原件得到双极板。并且，助脱层摩擦力较低，较为光滑，可允许隔离膜较为简单地分离。同时，通过隔离膜分离原件和助脱层，一方面防止原件与助脱层直接接触后相互粘结，防止助脱层和双极板一起吸附粘接在模具上，保证双极板成型的合格率；另一方面，防止成型后的双极板沾染助脱层中的物质，防止双极板被污染，可进一步提高双极板的质量。

Description

双极板成型方法及双极板成型装置

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，特别是涉及双极板成型方法及双极板成型装置。

背景技术

双极板在质子膜燃料电池中发挥着导气、集流、支撑等作用，占燃料电池电堆成本的15％以上，占电堆重量的60％左右，是燃料电池的核心零部件之一。柔性石墨双极板作为双极板技术和产品的重要研发方向，其耐久性高、成本低，在燃料电池商用车领域具有可观的应用前景。

然而，柔性石墨双极板的制造技术研究与生产应用也面临着多种难题。比如，在柔性石墨极板模压成型过程中，就存在着脱模困难的问题。当极板厚度很薄、模压成型力很大时，成型后的柔性石墨极板，在脱模过程中常常因粘连而破损，甚至极板整体粘结在模具表面不能取下，这一现象在双极板平面一侧脱模时表现得尤为明显。

一般地，为了辅助双极板脱模，会在双极板与模具之间设置辅助膜，来辅助双极板脱模。但是，以膨胀石墨板为原材料的柔性石墨双极板成型，需要在真空环境下进行，很有可能会使辅助膜与双极板一起吸附粘接在膜具表面，会造成双极板难以取下或者破损。因此，对于柔性石墨双极板脱模更为困难，而无法顺利脱模将会直接导致成型的双极板尺寸精度、表面质量以及合格率的降低。另外，双极板粘连在模面上，其清理过程会消耗大量时间，将严重影响模压成型效率。

发明内容

基于此，有必要针对柔性石墨双极板脱模困难，双极板合格率及成型效率较低的问题，提供一种双极板成型方法及双极板成型装置。

一种双极板成型方法，所述双极板成型方法包括：

在下模的下成型面上涂覆助脱层；

在助脱层背向所述下成型面的一面覆盖隔离膜，并将原件放置于所述隔离膜上；

使上模与所述下模相互靠近，利用所述上模的上成型面与所述下成型面挤压所述原件形成双极板。

上述成型双极板的方法中，先在下模具的下成型面上涂覆助脱层，然后可以在助脱层上覆盖隔离膜，之后再将原件放置到隔离膜上，以利用上模和下模冲压原件得到双极板。在成型过程中，助脱层摩擦力较低，较为光滑，可允许隔离膜较为简单地分离。同时，通过隔离膜分离原件和助脱层，一方面防止原件与助脱层直接接触后相互粘结，防止助脱层和双极板一起吸附粘接在模具上，保证双极板成型的合格率；另一方面，防止成型后的双极板沾染助脱层中的物质，防止双极板被污染，可进一步提高双极板的质量。

在其中一个实施例中，所述驱动上模向靠近下模移动，利用上模的上成型面与下成型面挤压原件形成双极板步骤之后还包括所述双极板脱膜步骤，具体为：

使所述上模与所述下模相互分离；

带动所述双极板及所述隔离膜的一端与所述下成型面分离；

在所述隔离膜与所述下成型面之间吹气，同时带动所述双极板及所述隔离膜的另一端也与所述下成型面分离。

在其中一个实施例中，在所述双极板脱模步骤之后还包括以下步骤：

从所述双极板上剥离所述隔离膜。

在其中一个实施例中，所述从所述双极板上剥离所述隔离膜的步骤之后还包括以下步骤：

清扫所述双极板剥离了所述隔离膜的表面。

在其中一个实施例中，所述助脱层为固体润滑剂层、氮化铬涂层和类金刚石膜涂层中的任意一种。

在其中一个实施例中，所述隔离膜为保鲜膜。

一种双极板成型装置，包括：

下模，具有下成型面；

上模，具有上成型面，所述上模与所述下模可以向相互靠近及远离的方向移动；以及

助脱层和隔离膜，所述助脱层涂覆于所述下成型面，所述隔离膜覆盖于所述助脱层背向所述下成型面的一面；当所述上模与所述下模相互靠近时，所述隔离膜与所述上成型面之间能够形成成型空间。

上述双极板成型装置在使用时，将原件放置在隔离膜上，然后再驱动上模移动来成型双极板。其中，助脱层摩擦力较低，较为光滑，可允许隔离膜较为简单地分离。同时，通过隔离膜分离原件和助脱层，一方面防止原件与助脱层直接接触后相互粘结，防止助脱层和双极板一起吸附粘接在模具上，保证双极板成型的合格率；另一方面，防止成型后的双极板沾染助脱层中的物质，防止双极板被污染，可进一步提高双极板的质量。

在其中一个实施例中，还包括多个限位组件，所述多个限位组件围绕所述下成型面的外周排布设置于所述下模上，所述隔离膜套设于所述多个限位组件上。

在其中一个实施例中，每个所述限位组件包括吸附件和固定丝，所述吸附件可拆卸地装配于所述下模上，所述固定丝与所述吸附件连接，所述隔离膜套设于所述固定丝上。

在其中一个实施例中，还包括气源组件，所述气源组件包括过滤件、流量调节件和吹扫头，所述过滤件设于所述吹扫头上游用于过滤气流中的水汽及杂质，所述流量调节件设于所述吹扫头上游用于调节流向所述吹扫头气流的流量。

在其中一个实施例中，所述吹扫头内部形成有多条气流支路，且所述吹扫头上开设有与所述多条气流支路连通的出气口，所述出气口呈长条状。

附图说明

图1为本发明一实施例中双极板成型方法的步骤示意图；

图2为本发明一实施例中双极板成型装置的结构示意图；

图3为图2所示双极板成型装置中限位组件的结构示意图；

图4为图2所示双极板成型装置中气源组件的结构示意图。

100、双极板成型装置；10、下模；11、下成型面；30、助脱层；50、隔离膜；70、上模；71、上成型面；80、限位组件；82、吸附件；84、固定丝；90、气源组件；92、吹扫头；93、出气口。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参阅图1，本发明一实施例中提供一种双极板成型方法，包括以下步骤：

步骤S100，在下模10的下成型面11上涂覆助脱层30。其中，助脱层30可以是固体润滑剂层、氮化铬涂层和类金刚石膜涂层中的任意一种。例如，助脱层30为固体润滑剂层，利用涂覆工具将固体润滑剂粉末涂覆在下成型面11上，涂覆时将粉末均匀分散在下成型面11上，避免粉末聚集成块，最终形成一层助脱模。还例如，也可以涂覆氮化铬涂层或者类金刚石膜涂层(DLC)。

步骤S300，在助脱层30背向下成型面11的一面覆盖隔离膜50，并将原件放置于隔离膜50上。在完成涂覆助脱层30的工序后，可以在助脱层30上覆盖隔离膜50，之后再将原件放置到隔离膜50上，如此可通过隔离膜50分离原件和助脱层30，一方面防止原件与助脱层30直接接触后在在后续进行真空挤压成型时相互粘结，防止助脱层30和原件一起吸附粘接在模具上，保证成型双极板的合格率；另一方面，防止成型后的双极板沾染助脱层30中的物质，防止双极板被污染。

可选地，隔离膜50为保鲜膜，材料以聚乙烯或聚氯乙烯为佳，可以有效隔离原件和助脱模，同时较为光滑，便于在后续脱模时与助脱模分离，进一步降低脱模难度。

步骤S500,使上模70与下模10相互靠近，例如驱动上模70向靠近下模10的方向移动，或者驱动下模10向靠近上模70的方向移动，以利用上模70的上成型面71与下成型面11挤压元件形成双极板。相当于，通过上模70和下模10的挤压来使原件变为具有流道的双极板。

上述成型双极板的方法中，先在下模10具的下成型面11上涂覆助脱层30，然后可以在助脱层30上覆盖隔离膜50，之后再将原件放置到隔离膜50上，以利用上模70和下模10冲压原件得到双极板。在成型过程中，助脱层30摩擦力较低，较为光滑，可允许隔离膜50较为简单地分离。同时，通过隔离膜50分离原件和助脱层30，一方面防止原件与助脱层30直接接触后相互粘结，防止助脱层30和双极板一起吸附粘接在模具上，保证双极板成型的合格率；另一方面，防止成型后的双极板沾染助脱层30中的物质，防止双极板被污染，可进一步提高双极板的质量。

进一步地，双极板成型方法还包括双极板脱模步骤S700，双极板脱模步骤S700具体为：

步骤S710，使上模70与下模10相互远离，例如驱动上模70向远离下模10的方向移动，使上模70完成挤压后与下模10分离，回到初始位置。

步骤S730，带动双极板及隔离膜50的一端与下成型面11分离；

步骤S750，在隔离膜50与下成型面11之间吹气，同时带动双极板及隔离膜50的另一端也与下成型面11分离。将双极板和隔离膜50一起从下成型面11的一端向另一端逐渐脱离，使隔离膜50逐渐与下成型面11分离，保证脱模效果。同时，在脱模过程中，在隔离膜50和下成型面11之间吹气，气流可以辅助推动隔离膜50与下成型面11分离，同时在分离过程中，受到的气流吹力均匀，可以使隔离膜50完整地从下成型面11上脱离，提高脱模效果。

更进一步地，双极板脱模步骤S700之后还包括以下步骤：

步骤S800，从双极板上剥离隔离膜50。利用隔离膜50将双极板从模具上完整分离下来之后，再从双极板上剥离隔离膜50即可。

步骤S900，清扫双极板剥离了隔离膜50的表面，将双极板清扫干净，防止双极板依附过隔离膜50的表面光洁度不高而影响双极板性能，以获得表面质量良好的双极板。具体地，可以采用清扫工具进行清理，例如软毛刷或绒布。另外，如果双极板的生产量为小批量，可以手工清理，如果批量较大可以采用传送带结合滚轮的形式，通过旋转的滚轮来连续清理多个双极板，提高清理效率。

参阅图1-图2，基于同样的发明构思，本发明一实施例中，还提供一种双极板成型装置100，包括下模10和上模70。下模10具有下成型面11，上模70具有上成型面71，上模70和下模10可以向相互靠近及远离的方向移动，例如上模70可以向靠近和远离下模10的方向移动，以对放置于上模70和下模10之间的原件，通过上成型面71和下成型面11的挤压来成型双极板。

进一步地，双极板成型装置100还包括助脱层30及隔离膜50，助脱层30涂覆于下成型面11，隔离膜50覆盖于助脱层30背向下成型面11的一侧；当上模70与下模10相互靠近时，隔离膜50与上成型面71之间能够形成成型空间，成型空间内用于容置原件。在成型过程中，将原件放置在隔离膜50上，然后再驱动上模70移动来成型双极板。其中，助脱层30摩擦力较低，较为光滑，可允许隔离膜50较为简单地分离。同时，通过隔离膜50分离原件和助脱层30，一方面防止原件与助脱层30直接接触后相互粘结，防止助脱层30和双极板一起吸附粘接在模具上，保证双极板成型的合格率；另一方面，防止成型后的双极板沾染助脱层30中的物质，防止双极板被污染，可进一步提高双极板的质量。

可选地，助脱层30可以是固体润滑剂层、氮化铬涂层和类金刚石膜涂层中的任意一种。例如，助脱层30为固体润滑剂层，利用涂覆工具将固体润滑剂粉末涂覆在下成型面11上，涂覆时将粉末均匀分散在下成型面11上，避免粉末聚集成块，最终形成一层助脱模。还例如，也可以涂覆氮化铬涂层或者类金刚石膜涂层(DLC)。

还可选地，隔离膜50为保鲜膜，材料以聚乙烯或聚氯乙烯为佳，可以有效隔离原件和助脱模，同时较为光滑，便于在后续脱模时与助脱模分离，进一步降低脱模难度。

一些实施例中，双极板成型装置100还包括多个限位组件80，多个限位组件80围绕下成型面11的外周排布设置于下模10上，隔离膜50套设于多个限位组件80上，这样可通过多个限位组件80安装固定隔离膜50，将隔离膜50撑开固定于助脱层30上，使隔离膜50在成型过程中可保持平整，保证成型效果。

参阅图3，进一步地，每个限位组件80包括吸附件82和固定丝84，吸附件82可拆卸地装配于下模10上，通过吸附件82可以方便地将限位组件80进行装配及拆卸；固定丝84与吸附件82连接，隔离膜50套设于固定丝84上，可利用多个固定丝84穿设在隔离膜50的多个位置，对隔离膜50实现限位固定。可选地，吸附件82为磁铁。还可选地，固定丝84具有柔性，可以根据实际安装情况调节固定丝84的朝向，具有较好的通用性。

参阅图4，一些实施例中，双极板成型装置100还包括气源组件90，气源组件90包括过滤件及吹扫头92，过滤件位于吹扫头92上游用于过滤气流中的水汽及杂质。在脱模过程中，起源组件用于向隔离膜50和下成型面11之间吹气，而过滤件过滤掉气流中的水汽，可防止吹气过程中将水汽残留在下成型面11上而腐蚀损坏模具。进一步地，气源组件90还包括流量调节件，流量调节件设于吹扫头92的上游，用于调节流向吹扫头92气流的流量，使吹向隔离膜50与下成型面11之间的气流流量适中，可以提供足够的推动力来保证隔离膜50及双极板与模具有效分离，还可以防止气流流量过大而对双极板造成损坏。

更进一步地，吹扫头92内部形成由多条气流支路，且吹扫头92上开设有与多条气流支路连通的出气口93，出气口93呈长条状，多条气流支路中流出的气流可从长条状的出气口93中均匀流出，可对双极板的各个位置施加均匀的气流吹力。可选地，吹扫头92的长度方向的长度，大于双极板的宽度，相当于吹扫头92的吹气范围能够完全覆盖双极板与模具的分离部，能够协助双极板均匀脱模。

上述双极板成型装置100具有以下优点：

(1)、双极板成型装置100在使用时，可以将原件放置在隔离膜50上，然后再驱动上模70移动来成型双极板。其中，助脱层30摩擦力较低，较为光滑，可允许隔离膜50较为简单地分离。同时，通过隔离膜50分离原件和助脱层30，一方面防止原件与助脱层30直接接触后相互粘结，防止助脱层30和双极板一起吸附粘接在模具上，保证双极板成型的合格率；另一方面，防止成型后的双极板沾染助脱层30中的物质，防止双极板被污染，可进一步提高双极板的质量。

(2)双极板成型装置100还包括多个限位组件80，多个限位组件80围绕下成型面11的外周排布设置于下模10上，隔离膜50套设于多个限位组件80上，这样可通过多个限位组件80安装固定隔离膜50，将隔离膜50撑开固定于助脱层30上，使隔离膜50在成型过程中可保持平整，保证成型效果。

(3)、气源组件90中的过滤件过滤掉气流中的水汽，可防止吹气过程中将水汽残留在下成型面11上而腐蚀损坏模具。并且，可通过流量调节件调节流向吹扫头92气流的流量，使吹向隔离膜50与下成型面11之间的气流流量适中，可以提供足够的推动力来保证隔离膜50及双极板与模具有效分离，还可以防止气流流量过大而对双极板造成损坏。

需要说明的是，上述双极板成型方法及双极板成型装置可用于成型刚性双极板，尤其可用于成型柔性双极板，能够较大的提高成型质量。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种双极板成型方法，其特征在于，所述双极板成型方法包括：

在下模的下成型面上涂覆助脱层；

在助脱层背向所述下成型面的一面覆盖隔离膜，并将原件放置于所述隔离膜上；

使上模与所述下模相互靠近，利用所述上模的上成型面与所述下成型面挤压所述原件形成双极板；

所述隔离膜与所述双极板同时与所述助脱层分离脱模；

驱动上模向靠近下模移动，利用上模的上成型面与下成型面挤压原件形成双极板步骤之后还包括所述双极板脱膜步骤，具体为：

使所述上模与所述下模相互远离；

带动所述双极板及所述隔离膜的一端与所述下成型面分离；

在所述隔离膜与所述下成型面之间吹气，同时带动所述双极板及所述隔离膜的另一端也与所述下成型面分离；

所述助脱层为固体润滑剂层，所述隔离膜为保鲜膜。

2.根据权利要求1所述的双极板成型方法，其特征在于，在所述双极板脱模步骤之后还包括以下步骤：

从所述双极板上剥离所述隔离膜。

3.根据权利要求2所述的双极板成型方法，其特征在于，所述从所述双极板上剥离所述隔离膜的步骤之后还包括以下步骤：

清扫所述双极板剥离了所述隔离膜的表面。

4.一种双极板成型装置，其特征在于，用于上述权利要求1-3任意一项所述的双极板成型方法中，且包括：

下模，具有下成型面；

上模，具有上成型面，所述上模与所述下模可以向相互靠近及远离的方向移动；以及

助脱层和隔离膜，所述助脱层涂覆于所述下成型面，所述隔离膜覆盖于所述助脱层背向所述下成型面的一面；当所述上模与所述下模相互靠近时，所述隔离膜与所述上成型面之间能够形成成型空间。

5.根据权利要求4所述的双极板成型装置，其特征在于，还包括多个限位组件，所述多个限位组件围绕所述下成型面的外周排布设置于所述下模上，所述隔离膜套设于所述多个限位组件上。

6.根据权利要求5所述的双极板成型装置，其特征在于，每个所述限位组件包括吸附件和固定丝，所述吸附件可拆卸地装配于所述下模上，所述固定丝与所述吸附件连接，所述隔离膜套设于所述固定丝上。

7.根据权利要求4-6任意一项所述的双极板成型装置，其特征在于，还包括气源组件，所述气源组件包括过滤件、流量调节件和吹扫头，所述过滤件设于所述吹扫头上游用于过滤气流中的水汽及杂质，所述流量调节件设于所述吹扫头上游用于调节流向所述吹扫头气流的流量。

8.根据权利要求7所述的双极板成型装置，其特征在于，所述吹扫头内部形成有多条气流支路，且所述吹扫头上开设有与所述多条气流支路连通的出气口，所述出气口呈长条状。

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