مطالعه تجربي شكل‌دهي صفحات دوقطبي فلزي در فرآيند استمپ اصلاح شده

Experimental study of metallic bipolar plate forming in modified stamping process

امروزه استفاده از صفحات دوقطبي فلزي در صنعت پيل‌سوختي به دليل هزينه بسيار پايين‌تر آن نسبت به صفحات ضخيم گرافيتي كه با روش ماشينكاري توليد مي‌شوند، مورد توجه بسياري از محققان قرار گرفته است. بهترين روش براي توليد صفحات دوقطبي فلزي استفاده از فرآيند شكل‌دهي است. در ميان انواع روش‌هاي شكل‌دهي، فرآيند شكل‌دهي استمپينگ از سرعت توليد بالاتر، سادگي فرآيند و هزينه توليد پايين‌تري برخوردار است. مشكل اصلي اين فرآيند استفاده از دو قالب صلب براي توليد صفحات است كه بدليل اصطكاك بين اين دو قالب با ورق، احتمال پارگي ورق قبل از شكل‌دهي نسبت به ساير فرآيندهاي شكل‌دهي انعطاف‌پذير محتمل‌تر است. در اين پژوهش، فرآيند استمپ اصلاح شده جهت شكل‌دهي صفحات دوقطبي فلزي با سطح فعال 100 سانتيمتر مربع مورد استفاده قرار گرفت. جنس ورق از فولاد زنگ‌نزن 304 و L316 در نظر گرفته شده و كنترل كيفيت صفحات توليد شده با روش استمپ اصلاح شده بصورت تجربي از لحاظ عمق پرشدگي كانال‌هاي جريان و يكنواختي عمق پرشدگي كانال‌هاي جريان مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج حاصل از اين پژوهش نشان داد كه استفاده از فرآيند استمپ اصلاح شده مي‌تواند صفحات دوقطبي با تلرانس مناسب توليد نمايد. همچنين، مي‌توان از مزاياي اين روش جهت توليد انبوه صنعتي صفحات دوقطبي فلزي استفاده نمود.

Nowadays, the use of metallic bipolar plates in the fuel cell industry has attracted many researchers due to their much lower cost than the thick graphite plates produced by the machining process. The best method for producing metallic bipolar plates is using the forming process. Among the various types of forming processes, the stamping process has a higher production speed, simplicity of production process and lower production cost. The main problem of this process is the use of two rigid dies for the production of plates which is more likely to tear the sheet before forming than other flexible forming processes according to the friction between these two dies and sheet. In this research, the modified stamping process is employed to form metallic bipolar plates with active surface area of 100 cm2. The sheets are considered to be stainless steel 304 and 316L. The quality control of the plates produced by the modified stamping process is studied by experiment. The depth of filling channels and the uniformity of the filling depth of the channels are investigated. The results of this research revealed that the modified stamping process can produce bipolar plates with proper tolerance. Moreover, the advantages of this method for mass production of metallic bipolar plates can be used.