接下來的兩章解釋了 MEA 和 GDL 的典型生產過程。 明天我們將介紹氫燃料電池“八大塊”中的雙極板加工工藝。 我們都知道雙極板有石墨板、金屬板、復合板等路線。 由于材料不同，加工流程完全不同。 明天先給大家講解一下金屬板雙極板加工的典型工藝流程。

下面正式開始

金屬板雙極板結構與作用說明圖

一、金屬雙極板工藝概述

金屬雙極板工藝流程圖

流程說明：

碳鋼原材料表面處理（涂層）-流場結構成型-分離切割-焊接-氣密性測試-密封墊片加工-成品

2、金屬雙極板（BPP）各具體子工藝解讀

1、金屬板材涂層

金屬薄板涂裝工藝示意圖

1）物料計劃

碳鋼板原材料（根據自行設計確定長度）、涂層靶材（此處指PVD工藝靶材）

2）PVD鍍膜所需設備

輸送帶、板材清洗設備、真空電鍍（PVD）設備、X-ray在線檢測設備。

注：涂層可用滲碳鈦、氮化鉻、非晶碳等材料代替； 該工藝也可用物理電鍍（CVD）、氮化處理、電鍍等方法代替。

3）PVD加工流程

A。 首先清潔原料片的兩面并檢查質量。

b. 將清潔后的板材送入PVD設備的爐腔。 （真空或惰性二氧化碳工作環境）

C。 使用金、鈦、鋁等靶材，在爐腔內受到等離子產生的離子轟擊。 目標的原子熔化，與基材（此處為原材料）相通并擴散到其表面以形成涂層。

d. 用X射線檢測涂層的膜厚。

4）PVD工藝參數控制：

A。 溫度：450-500攝氏度。

b. 真空壓力：1x10-1-1x10-。

C。 涂層長度：0.1–6.3μm。

d. 工作時間：約2-5分鐘。

5）影響質量的因素

PVD 惰性工作環境、涂層材料、基板形狀。

6）質量特性

濁度和耐蝕性。

2.成型（湍流成型）

湍流結構形成工藝流程示意圖

1）物料計劃

前道工序電鍍的金屬薄板。

2）使用的設備

磨料（湍流形狀）、液壓成型機、輸送機進料系統。 （此工序可用熱壓、拉伸、卷對卷成型、沖壓等代替）

3）處理流程：

A。 將電鍍后的薄板送入成型機并將其定位在研磨工具下方。

b. 上下夾緊模具，將料壓緊。

C。 注入高壓水對產品進行定型（根據模具形狀）。

d. 一模多孔，可增加產值。

e. 最后，清洗成型的半雙極板。

4）成型工藝參數控制

A。 成型壓力：1.000-4。

b 加工時間：每模約2-10秒。

C。 通常選料長度：0.05-1mm。

d. 工作介質：水。

5）影響質量的因素

上下模合模力、成型（水）壓、基材拉伸性能、流場幾何規格、機器穩定性。

6）質量特性

無破損，流場均勻，產品一致性好，（湍流外觀）無回彈變形。

3. 半場分板切分

半場板分離切割過程示意圖

1）所需材料：

半雙極板在前面的過程中形成并清洗。

2）所需設備：

輸送帶、激光切割機（可采用切割、剪切、遠程激光等代替工藝）

3）處理流程：

A。 激光切割用于加工板材的輪??廓。

b. 高能激光導致外觀被切割。

C。 激光器可XY連接，可實現幾何形狀的加工。

d. 未鍍膜的材料可實現切割（部分廠家將鍍膜工序放在后續）

4）分離切割工藝參數控制

A。 工作范圍：500-1。

b. 激光輸出功率：500–2.000W。

C。 進給速度：壁厚0.2mm時20-300m/min（切削）

d. 加工精度：10-50μm

5）影響質量的因素

激光類型、加工精度、切割速度、激光焦點、產品污染控制。

6）質量特性

邊緣無毛刺，涂層無損壞。 無變形撓度。

4、上下半板的連接處理

板材點焊工藝示意圖

1）所需材料：

分開的半板在前面的過程中被切割。

2）所需設備：

機器人激光點焊機、工作臺。 （可用粘接、焊接、增材制造等代替）

3）處理流程：

A。 將兩個半板點焊（連接）在一起以生產雙極板 (BPP)。

b. 利用聚焦的激光束形成高能量促進金屬熔化產生點焊。

C。 為防止釬焊過程中材料氧化，必須在惰性環境中進行。

d. 焊縫檢測工具可用于點焊質量的在線監測。

4）釬焊工藝參數控制

A。 CT（工作時間）：10-120秒/片。

b. 點焊率：

C。 激光功率：約500-。

d. 點焊材料長度：約100-250μm。

5）影響質量的因素

半板的定位和張緊，焊縫熱影響區的控制，焊點的工藝溫度，激光的波長，惰性工作環境的類型。

6）質量特性

元件偏斜、焊點硬度、介質緊密點焊、無粉末痕跡。

5、密度（泄漏）測試

檢漏過程示意圖

1）所需材料：

上道工序點焊好的雙極板（BPP），測試用二氧化碳介質（空氣、氮氣、氦氣等）。

2）所需設備：

泄漏監測器（帶端板）。 （可用其他程序代替，如流量測試、超聲波檢查等）

3）處理流程：

A。 檢查雙極板是否漏電。

b. 借助檢漏儀，將處理后的BPP置于真空室外，充入測試介質（如氦氣等），然后檢測其分壓。

C。 當實驗室中測試介質的分壓下降時，可以使用質譜檢漏儀（MSLD）來識別雙極板的泄漏。

d. 在壓降測試中，將空氣作為測試介質送入被測對象，通過系統內氣壓的升高來檢查其泄漏情況。

e. 泄漏試驗合格的基本條件由產品要求標準確定。 通過泄漏測試后，雙極板的生產就完成了。

4）測漏過程參數控制

A。 測試壓力：約 1–1.5 巴。

b. CT（工作時間）：約20-60秒。

C。 測試靈敏度：3*10-/秒（空氣），2x10-/秒（氫氣）。

d. 測試二氧化碳：空氣、氦氣、氮氣、氫氣。

5）影響質量的因素

測試壓力、泄漏計的精度、喉管的幾何形狀。

6）質量特性

雙極板無損壞，漏電達標。

6、雙極板密封處理

說明：這個過程中有很多加工方法：如涂膠、印刷、模內成型、預制件粘接等。 其實還是需要材料和工藝的匹配。

雙極板密封加工工藝流程示意圖

1）所需材料：

上道工序經過檢漏的BPP和密封膠（可選材料很多但也需要對應加工工藝）。

2）所需設備：

印刷省磚、絲網按封口加工區制作。

3）處理流程：

A。 密封墊片可絲印彩印加工。

b. 印刷磚上的鏟子將密封材料擠壓到產品需求區域（絲網工藝設計決定涂膠區域）。

C。 屏幕圖像區域的邊緣溢出或穿透（防止污染非密封所需區域），因此屏幕設計的體驗非常重要，可以通過調整圖形來改善。

d. 根據材料要求的條件進行干燥固化。

4）墊片加工參數控制

A。 周期：

b. 密封長度：0.3-0.5mm。

C。 刮刀速度：50mm/sec。

5）影響質量的因素

彩印速度、印版高度（網版與承印物的寬度距離）、印刷用量。

6）質量特性

封口材料彩印區的位置精度、均勻性、干膜長度、材料固化情況。

以上過程完成了一個完整的金屬雙極板（BPP）