一種交錯(cuò)互通網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)板的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種交錯(cuò)互通網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)板，由兩層或三層燒結(jié)板燒結(jié)黏合而成。兩層燒結(jié)板中的每層燒結(jié)板均開設(shè)有柵狀孔陣列，各層燒結(jié)板上的柵狀孔陣列的角度相互錯(cuò)開。三層燒結(jié)板中，其中有兩層燒結(jié)板分別開設(shè)有角度相互錯(cuò)開的柵狀孔陣列，其中一層燒結(jié)板無柵狀孔。兩層燒結(jié)板燒，主要用作換熱板，可增加比表面積，同時(shí)狀孔陣列利于氣泡溢出，具有優(yōu)良的沸騰強(qiáng)化性能。三層燒結(jié)板燒，主要用于被動(dòng)式直接甲醇燃料電池中作為阻醇結(jié)構(gòu)，減少甲醇穿透現(xiàn)象，適用于高濃度甲醇進(jìn)料，同時(shí)結(jié)構(gòu)板內(nèi)的凹槽利于CO2的排放，可解決CO2集聚阻塞甲醇供給的問題，綜合使得電池性能提升。
【專利說明】一種交錯(cuò)互通網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)板

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及多孔結(jié)構(gòu)板，尤其涉及一種交錯(cuò)互通網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)板。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，節(jié)約能源和有效利用自然資源成為全世界都在密切關(guān)注的話題。隨著科技的發(fā)展，電子電器產(chǎn)品的集成度越來越高，功率也不斷增加，各方面原因?qū)е律釂栴}更加突出，微尺度熱管理與熱質(zhì)輸運(yùn)已成為微電及光電器件能否可靠工作的關(guān)鍵。
[0003]上世紀(jì)80年代前人研究發(fā)現(xiàn)了一種孔槽結(jié)構(gòu)，及微通道網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。其主要由高導(dǎo)熱系數(shù)的硅材料構(gòu)成。目前微通道網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的加工方法主要為光刻蝕，化學(xué)腐蝕，電火花，薄片切割和微細(xì)銑削等等，但由于高昂的成本、冗長的制造周期，在推廣應(yīng)用上仍面臨難題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種交錯(cuò)互通網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)板；兼具多孔結(jié)構(gòu)與交錯(cuò)互通網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的雙重優(yōu)點(diǎn)，可以進(jìn)一步強(qiáng)化熱質(zhì)輸運(yùn)效果，同時(shí)具備燒結(jié)工藝簡單，成本低，周期短等優(yōu)點(diǎn)。
[0005]本實(shí)用新型通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]一種交錯(cuò)互通網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)板，該結(jié)構(gòu)板由兩層燒結(jié)板或三層燒結(jié)板燒結(jié)黏合而成。
[0007]所述兩層燒結(jié)板中的每層燒結(jié)板均開設(shè)有柵狀孔陣列，各層燒結(jié)板上的柵狀孔陣列的角度相互錯(cuò)開。
[0008]所述三層燒結(jié)板中，其中有兩層燒結(jié)板分別開設(shè)有角度相互錯(cuò)開的柵狀孔陣列，其中一層燒結(jié)板無柵狀孔。
[0009]燒結(jié)板的厚度為2mm?3mm,燒結(jié)板的銅粉粒徑為50um?10um,柵狀孔以及形成柵狀孔之間的肋片寬度均為Imm?2mm。
[0010]上述交錯(cuò)互通網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)板的制造方法如下:
[0011 ] (I)準(zhǔn)備一平面石墨模具，將該模具分為上模1、中模2、下模3三部分，下模3通過線切割形成均勻分布的軸向凸起結(jié)構(gòu)31，中模2內(nèi)部中空，上模I采用平面石墨板；
[0012](2)先將下模3水平放置，然后將中模2輕輕置于下模3上，使其包圍下模3的軸向凸起結(jié)構(gòu)31，將粒徑為10um的銅球粉均勻填滿中模2與下模3形成的空腔內(nèi)，填充時(shí)適時(shí)振蕩，使銅球粉充分填充；沿軸向凸起結(jié)構(gòu)31軸向方向?qū)⑸夏緊貼中模2上表面推入，將填充的銅球粉蓋實(shí)；
[0013](3)然后將整個(gè)石墨模具置于燒結(jié)爐中燒結(jié)，并通入氫氣作為氣體保護(hù)，在800°C?900°C下，保溫 30min ?90min ；
[0014](4)待燒結(jié)爐冷至室溫，將上、中模取下，然后拔模，得到具有柵狀孔陣列的燒結(jié)板；
[0015](5)最后將各燒結(jié)板的柵狀孔陣列角度錯(cuò)開后疊加在一起，置于燒結(jié)爐中燒結(jié)，并通入氫氣作為氣體保護(hù)，在800°C?900°C下，保溫30min?90min，待燒結(jié)爐冷至室溫后取出，得到交錯(cuò)互通網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)板。
[0016]在燒結(jié)無柵狀孔陣列的燒結(jié)板時(shí)，下模3的表面為平面結(jié)構(gòu)。
[0017]上述交錯(cuò)互通網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)板應(yīng)用于電子電器產(chǎn)品換熱器中或者應(yīng)用于直接甲醇燃料電池中作為流場板。
[0018]本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果:
[0019]本實(shí)用新型的交錯(cuò)互通網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)板，兼具多孔結(jié)構(gòu)與交錯(cuò)互通網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的雙重優(yōu)點(diǎn)，可以進(jìn)一步強(qiáng)化熱質(zhì)輸運(yùn)效果。
[0020]本實(shí)用新型的交錯(cuò)互通網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)板的截面面積、厚度、孔隙率、孔徑、滲透率等參數(shù)能有效地被控制和調(diào)節(jié)，無論用在蒸發(fā)器、換熱器或者燃料電池中均具有高可控性；
[0021]本實(shí)用新型制造工藝簡單，采用石墨為模具，脫模比較容易，不易損壞金屬粉末結(jié)構(gòu)，操作便捷，生產(chǎn)成本低。
[0022]本實(shí)用新型的交錯(cuò)互通多孔結(jié)構(gòu)板作為流場板，應(yīng)用于被動(dòng)式直接甲醇燃料電池中，可有效地緩解了甲醇的穿透問題，提高了被動(dòng)式直接甲醇燃料電池的阻醇性能和燃料利用率，可適用于高濃度甲醇進(jìn)料；
[0023]本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)板具有交錯(cuò)互通微通道，應(yīng)用于被動(dòng)式直接甲醇燃料電池中，可管理C02的排放，防止二氧化碳集聚阻塞甲醇供料，提高電池性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本實(shí)用新型兩層燒結(jié)板燒結(jié)黏合前結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為圖1燒結(jié)黏合后結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3為本實(shí)用新型三層燒結(jié)板燒結(jié)黏合前結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4為圖3燒結(jié)黏合后結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖5是將銅球粉均勻填滿中模2與下模3形成的空腔內(nèi)的示意圖；
[0029]圖6是石墨模具的剖面圖。

【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述。
[0031]實(shí)施例
[0032]如圖1至圖4所示。本實(shí)用新型交錯(cuò)互通網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)板，由兩層或三層燒結(jié)板燒11經(jīng)過再次燒結(jié)結(jié)黏合而成。
[0033]兩層燒結(jié)板燒，主要用作換熱板，可增加比表面積，同時(shí)柵狀孔陣列利于氣泡溢出，具有優(yōu)良的沸騰強(qiáng)化性能。
[0034]三層燒結(jié)板燒，主要用于被動(dòng)式直接甲醇燃料電池中作為阻醇結(jié)構(gòu)，減少甲醇穿透現(xiàn)象，適用于高濃度甲醇進(jìn)料，同時(shí)結(jié)構(gòu)板內(nèi)的凹槽利于C02的排放，可解決C02集聚阻塞甲醇供給的問題，綜合使得電池性能提升。
[0035]所述兩層燒結(jié)板中的每層燒結(jié)板均開設(shè)有柵狀孔陣列22，各層燒結(jié)板上的柵狀孔陣列22的角度相互錯(cuò)開。
[0036]所述三層燒結(jié)板中，其中有兩層燒結(jié)板分別開設(shè)有角度相互錯(cuò)開的柵狀孔陣列22，其中一層燒結(jié)板無柵狀孔(見圖3)。
[0037]燒結(jié)板11的厚度為2mm?3mm,燒結(jié)板的銅粉粒徑為50um?10um,柵狀孔以及形成柵狀孔之間的肋片寬度均為Imm?2mm。
[0038]參見圖5、圖6。上述交錯(cuò)互通網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)板的制造方法，可通過下述步驟實(shí)現(xiàn):
[0039](I)準(zhǔn)備一平面石墨模具，將該模具分為上模1、中模2、下模3三部分，下模3通過線切割形成均勻分布的軸向凸起結(jié)構(gòu)31，中模2內(nèi)部中空，上模I采用平面石墨板；
[0040](2)先將下模3 (正方形)水平放置，然后將中模2 (正方形方框)輕輕置于下模3上，使其包圍下模3的軸向凸起結(jié)構(gòu)31，將粒徑為10um的銅球粉均勻填滿中模2與下模3形成的空腔內(nèi)，填充時(shí)適時(shí)振蕩，使銅球粉充分填充；沿軸向凸起結(jié)構(gòu)31軸向方向?qū)⑸夏緊貼中模2上表面推入，將填充的銅球粉蓋實(shí)；
[0041](3)然后將整個(gè)石墨模具置于燒結(jié)爐中燒結(jié)，并通入氫氣作為氣體保護(hù)，在800°C?900°C下，保溫 30min ?90min ；
[0042](4)待燒結(jié)爐冷至室溫，將上、中模取下，然后拔模，得到具有柵狀孔陣列的燒結(jié)板；
[0043](5)最后將各燒結(jié)板的柵狀孔陣列角度錯(cuò)開后疊加在一起，置于燒結(jié)爐中燒結(jié)，并通入氫氣作為氣體保護(hù)，在800°C?900°C下，保溫30min?90min，待燒結(jié)爐冷至室溫后取出，得到交錯(cuò)互通網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)板。
[0044]在燒結(jié)無柵狀孔陣列的燒結(jié)板時(shí)，下模3的表面為平面結(jié)構(gòu)。
[0045]交錯(cuò)互通網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)板可應(yīng)用于電子電器產(chǎn)品換熱器中或者應(yīng)用于直接甲醇燃料電池中作為流場板(阻醇緩沖結(jié)構(gòu))。
[0046]直接甲醇燃料電池的電極和電池反應(yīng)如下:
[0047]陽極反應(yīng)為CH30H+H20 — 6H++6e>C02
[0048]陰極反應(yīng)為3/202+6H++6丨一3H20
[0049]電池總反應(yīng)為CH30H+3/202 — 2H20+C02
[0050]從上述電池的工作原理反應(yīng)可以看出電池工作時(shí)，在陽極甲醇發(fā)生氧化反應(yīng)要消耗甲醇和水，同時(shí)不斷產(chǎn)生難溶于甲醇水溶液的二氧化碳?xì)怏w，大量氣泡會(huì)聚集于甲醇輸送的通道中，可能會(huì)阻塞甲醇的傳遞路徑。這些氣泡如不能及時(shí)排出，將極大增加燃料的傳質(zhì)阻力。
[0051]而基于銅粉燒結(jié)的交錯(cuò)互通網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)板，由于其兼具多孔結(jié)構(gòu)與交錯(cuò)互通微通道的雙重優(yōu)點(diǎn)，這種多孔流場板表面具有良好的毛細(xì)管特性，可以實(shí)現(xiàn)良好的甲醇供料，減弱甲醇穿透效果，可實(shí)現(xiàn)高濃度甲醇進(jìn)料；同時(shí)交錯(cuò)互通微通道可用于管理CO2的排放，防止其阻塞甲醇供給，提高電池性能。
[0052]如上所述，便可較好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。
[0053]本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種交錯(cuò)互通網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)板，其特征在于:該結(jié)構(gòu)板由兩層燒結(jié)板或三層燒結(jié)板燒結(jié)黏合而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交錯(cuò)互通網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)板，其特征在于:所述兩層燒結(jié)板中的每層燒結(jié)板均開設(shè)有柵狀孔陣列，各層燒結(jié)板上的柵狀孔陣列的角度相互錯(cuò)開。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交錯(cuò)互通網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)板，其特征在于:所述三層燒結(jié)板中，其中有兩層燒結(jié)板分別開設(shè)有角度相互錯(cuò)開的柵狀孔陣列，其中一層燒結(jié)板無柵狀孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的交錯(cuò)互通網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)板，其特征在于:燒結(jié)板的厚度為2mm?3mm,燒結(jié)板的銅粉粒徑為50um?10um,柵狀孔以及形成柵狀孔之間的肋片寬度均為Imm?2mm。
【文檔編號(hào)】H01M4/86GK204067490SQ201420416163
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月25日
【發(fā)明者】夏宏榮, 張仕偉, 湯勇, 袁偉, 陸龍生 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)