燃料电池金属双极板流动控制成形工艺与模具结构开题报告

全文总字数：4694字

1. 研究目的与意义（文献综述）

进入20世纪以来，如何能在环境友好与能源有限的双重制约下发展经济已经成为全球关注的热点话题。基于此，不可再生的传统化石能源已不再符合当前可持续发展的理念需求，寻找清洁、可再生，符合节能减排、低碳环保理念的新能源成为全人类关注的焦点。氢能作为连接可再生能源与传统化石能源的桥梁，可以为实现“氢经济"与现在或“后化石能源时代”能源系统起到桥接作用。与此同时，我国是世界第一大产氢国,又是世界最大的储氢材料产品国，在发展氢能经济方面有着得天独厚的优势。

燃料电池是一种可以将燃料所具有的化学能转化为电能的化学装置，其技术被认为是继水力发电、热能发电和原子能发电后的第四种发电技术。燃料电池^[1]由阳极、阴极、电解质和外部电路组成，在电解质隔膜两侧分别发生燃料的氧化反应与氧化剂的还原反应，反应所得的电子通过外电路做功，产生电能。作为最有潜力替代传统能源的装置，燃料电池得到各国公司和学者的广泛研究。

燃料电池问世至今，出现了培根型碱性燃料电池 afc(alkaline fuelcell)，磷酸燃料电池 pafc(proton exchange membrane fuel cell)，熔融碳酸盐燃料电池 mcfc（molten carbonate fuelcell），直接采用天然气、煤气和碳氢化合物作燃料的固体氧化物燃料电池 sofc（solid oxide fuel cell），质子交换膜燃料电池pemfc（the proton exchangemembrane fuel cell）等^[2]多种类型。其中，质子交换膜燃料电池以其原料来源广泛、能源转换效率高、无污染、无噪声等主要特点^[3]，在环保理念盛行的二十世纪得到广泛推崇。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

1、基于金属流动控制成形的思想，建立“多工位级进模冲压成形工艺”与“软模成形工艺”两种方案下的燃料电池金属双极板冲压成形的有限元模型^[13,14]，分析对比两种方案特点，选择其中适合的成形方案；

2、进一步分析该方案下成形速度、模具参数、流场结构和流道结构等^[15,16,17]对于板料冲压质量的影响确立有利于金属充形的基本参数。

3. 研究计划与安排

第1－4周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需软件。燃料电池金属双极板的成形工艺方案设计，并完成开题报告。

第4－7周：建立燃料电池金属双极板成形过程有限元模型;获得成形过程中多物理场与金属流动规律;

第8－11周：获得优选的工艺方案与模具结构。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]刘建国,孙公权.燃料电池概述[j].物理学与新能源材料,2004,33(2): 79-84

[2]j.m. andújar,f. segura. fuelcells: history and updating. a walk along two centuries[j]. renewable andsustainable energy reviews,2009,13(9)： 2309-2322

[3]钟家轮.质子交换膜燃料电池的发展及展望[j].电池工业,1999,4(1): 23-25