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本文针对目前用于质子交换膜燃料电池的不锈钢微流道双极板加工困难,费用高,耗时等现状,在自行设计的多齿刀具的基础上,主要研究了微流道不锈钢双极板的多齿刨削加工以及其在质子交换膜燃料电池中的应用性能测试。本文利用多齿刀具在不锈钢双极板上刨削出0.3mm~0.5mm的微平行流道。具体研究内容如下:1、研究多齿刀具刨削微流道不锈钢双极板的成形机理。本文利用多齿刀具在不锈钢双极板上刨削出微平行流道。通过改变加工参数(刨削速度、刨削厚度、刨削深度)以及刀具参数(前角、刀齿宽度、刀杆伸出量),分析其对微流道形貌(底面、侧面、脊部)以及加工工艺的影响。研究结果表明:利用多齿刀具加工的微流道不锈钢双极板,其脊岸上方会出现山丘形的隆起现象。流道底部出现波浪形轮廓。这是刀具挤压工件材料以及周期性啃进工件表面的结果。其底部轮廓特征与刀具前角,流道槽深以及刀杆伸出量有关系。另外,流道加工的槽深以及刀具前角对切削力的影响很大。2、微流道宽度变化对质子交换膜燃料电池的性能影响研究。本文利用多齿刨削加工的微流道不锈钢双极板,研究了流道宽度变化对质子交换膜燃料电池的性能影响。同时借助FLUENT流体分析软件。分析了电池的电学性能、气体传输、水分分布以及温度分布情况。研究结果表明:流道宽度的减小能有效提高电池的电学性能。同时有利于减少电池内部气体的浓差极化现象,平衡水分分布,减少膜的局部温差。这些因素都有助于提高电池的综合性能。3、流道宽度变化对电池动态响应性能的影响。本文同样利用多齿刨削加工的微流道不锈钢双极板,对不同流道宽度下电池的动态响应性能进行测试。比较了电池的瞬间启动性能和负载变化时,不同流道宽度对电池响应性能的影响。研究结果表明:质子交换膜燃料电池具有快速启动和快速响应的特点。当流道宽度减小时,电池从启动到稳态输出所需的时间也相应缩短。在负载变化时,小尺寸流道宽度也能缩短电池的稳态时间,同时避免负载变化使电池出现较大的电压脉冲,造成电池性能下降。上述测试结果还表明,采用多齿刨削的不锈钢双极板在质子交换膜燃料电池中能得到有效的应用。