全文摘要
本实用新型涉及燃料电池的技术领域，公开了燃料电池双极板密封结构，燃料电池双极板密封结构包括两分别设置在阴极板和阳极板密封圈对应位置的凸台，两所述凸台上均涂覆有固化后具有一定厚度和弹性变形量的胶水。本实用新型中的燃料电池双极板密封结构，在阳极板与阴极板上直接成型凸台并涂敷特定胶水以构成密封件，步骤简便、易于操作且自动化设备精度较高，省去了手工将密封件放入密封凹槽内的时间成本，也减少了在MEA(燃料电池膜电极)及双极板上直接注射成型硅胶密封件的设备成本以及研发成本。
主设计要求
1.燃料电池双极板密封结构，其特征在于，包括两分别设置在阴极板和阳极板密封圈对应位置的凸台，两所述凸台上均涂覆有固化后具有一定厚度和弹性变形量的胶水。
设计方案
1.燃料电池双极板密封结构，其特征在于，包括两分别设置在阴极板和阳极板密封圈对应位置的凸台，两所述凸台上均涂覆有固化后具有一定厚度和弹性变形量的胶水。
2.如权利要求1所述的燃料电池双极板密封结构，其特征在于，所述阴极板和所述阳极板包括石墨极板、金属极板及复合材料极板中的一种。
3.如权利要求1所述的燃料电池双极板密封结构，其特征在于，所述胶水为热固化胶或紫外线固化胶，且固化后压缩率为20％至80％。
4.如权利要求1所述的燃料电池双极板密封结构，其特征在于，所述胶水包括聚异丁烯(PIB)、单组分液态硅胶或已完全混合双组分液态硅胶中的一种。
5.如权利要求1所述的燃料电池双极板密封结构，其特征在于，所述凸台的表面为光滑面、粗糙面或者带楞平面。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及燃料电池的技术领域，尤其涉及燃料电池双极板密封结构。
背景技术
燃料电池是一种将燃料(如氢气、甲醇等)及氧化剂(如空气、高纯空气等)的化学能转换成电能的电化学装置，其中质子交换膜燃料电池(PEM Fuel Cell)是目前最有希望产业化的燃料电池之一。其中双极板的密封是燃料电池非常重要的研究课题之一，目前主要有以下几种工艺路线实现双极板的可靠密封，分别为：
1、采用自动点胶机在双极板密封槽内点胶成型密封圈，该方法缺点在于点胶用胶水成本昂贵且目前市场上的点胶机精度较差，难以点胶成型厚度均匀且平面度一致的密封胶条。
2、采用高精密液态硅胶注射机单独成型硅胶密封圈，直接手工叠放在双极板密封凹槽内，该方法会极大的耗费人力、生产效率低且难以保证双极板完全密封。
3、采用一步法直接在燃料电池核心组件MEA上或双极板上注射成型硅胶密封圈，该工艺方法研发成本较高，对注射机性能要求较高，且常需考虑硅胶密封圈与MEA或双极板之间的结合强度是否足够等问题，以防止因结合不牢发生脱落变形等现象发生。
目前，已有国内企业引进了国外双极板自动化生产线，其中，双极板冷却水板采用的是丝印工艺进行可靠密封，然而阳极板与阴极板则采用其他工艺进行密封。采用丝印机涂胶密封的优势在于，丝印获得的胶层厚度、宽度均匀且一致性较好，可以使双极板进行可靠密封，且极大的提高了电堆生产效率。此外，也可将自动点胶机工艺引入到涂胶密封的工艺中。将丝印机及自动点胶机引入到双极板密封中也有益于后续电堆自动化生产线的开发。
如图1所示，在现有技术中，阳极板2和阴极板1之间设置凹槽，在凹槽内放置硅胶密封圈4与膜电极边框5形成密封，也即上述的工艺(2)，有着人力成本高的缺点，如果改进为上述的工艺(3)又有着研发成本高和设备成本高的缺点。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供双极板密封结构，旨在解决现有技术中手工放置硅胶密封圈人力成本高、注射成型硅胶密封圈研发成本较高的问题。
本实用新型是这样实现的，提供燃料电池双极板密封结构，包括两分别设置在阴极板和阳极板密封圈对应位置的凸台，两所述凸台上均涂覆有固化后具有一定厚度和弹性变形量的胶水。
进一步地，所述阴极板和所述阳极板包括石墨极板、金属极板及复合材料极板中的一种。
进一步地，所述胶水为热固化胶或紫外线固化胶，且固化后压缩率为20％至80％。
进一步地，所述胶水包括聚异丁烯(PIB)、单组分液态硅胶或已完全混合双组分液态硅胶中的一种。
进一步地，所述凸台的表面为光滑面、粗糙面或者带楞平面。
与现有技术相比，本实用新型中的燃料电池双极板密封结构，在阳极板与阴极板上直接成型凸台构成密封件，步骤简便、易于操作且自动化设备精度较高，省去了手工将密封件放入密封凹槽内的时间成本，也减少了在MEA及双极板上直接注射成型硅胶的设备成本以及研发成本。
附图说明
图1为本实用新型背景技术中的密封结构的示意图；
图2为本实用新型实施例提供的燃料电池双极板密封结构的示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
以下结合具体附图对本实施例的实现进行详细的描述。
实施例一：
如图2所示，本实施例中提供燃料电池双极板密封结构，包括两分别设置在阴极板7和阳极板8密封圈对应位置的凸台91，两凸台91上均涂覆有胶水 92，该胶水92在固化后具有一定厚度，并且具有弹性变形量。
凸台91宽度为0-10mm之间，高度为0-5mm之间，其具体设计值需与MEA 边框5厚度尺寸匹配以保证装配后能密封。例如原设计密封凹槽尺寸为宽度4mm，深度0.3mm，可更改为凸台91设计，凸台91宽度为4mm，凸台91高度为 0.1mm，选用丝印胶水参数为，固化后胶水在100Psi压力下压缩率为20％，丝印胶层的厚度为40μm。
与图1现有技术中设置凹槽并人工置入硅胶密封圈4相比，本实施中改凹槽为凸台91，并涂覆胶水92。胶水92既起到与膜电极边框5固定的作用，同时固化后具有厚度和弹性变形量，实际上构成了密封件，因此能够省略掉人工置入硅胶密封圈的时间成本，也无需投入在燃料电池核心组件MEA上或双极板上注射成型硅胶密封圈的研发、设备成本。
上述的阴极板7和阳极板8包括石墨极板、金属极板及复合材料极板中的一种。
胶水92为热固化胶或紫外线固化胶，且固化后压缩率为20％至80％。
胶水92包括聚异丁烯(PIB)、单组分液态硅胶或已完全混合双组分液态硅胶中的一种。在其他的实施例中，也可以采用其他组分的胶水。
根据胶水种类和实际结构设计的要求，凸台91的表面可设计为光滑面、粗糙面或者带楞平面等，适应实际的密封要求。
本实施例中还提供了密封方法，在阴极板7上加工出凸台91并涂覆胶水 92，在阳极板8上对应位置加工出凸台91并涂覆胶水92，将阴极板7和阳极板8装配至膜电极边框5并通过胶水92固定，胶水92固化后具有一定的厚度和弹性变形量，构成密封结构。
本实施例中的密封方法，在阴极板7和阳极板8上加工出凸台91并且涂覆胶水92，胶水92既起到与膜电极边框5固定的作用，同时固化后具有厚度和弹性变形量，实际上构成了密封件，因此能够省略掉人工置入硅胶密封圈的时间成本，也无需投入在燃料电池核心组件MEA上或双极板上注射成型硅胶密封圈的研发、设备成本。
优选的，预先在两凸台91上涂覆用于增加胶水92结合力的粘合剂。粘合剂为液态粘合剂，如环氧树脂类。容易的理解的是，粘合剂根据实际极板材质选择是否采用，并非所有材质的极板都需要粘合剂，例如硅胶与石墨极板可能结合良好而不需粘合剂。
采用丝网印刷机或自动点胶机涂覆胶水92。若采用丝网印刷机，可根据所要求的胶层厚度来调整丝印工艺参数，如聚合物丝网或不锈钢网丝网目数40 目-200目、工作压力0.1MPa-1.0MPa及刷胶次数为1次、2次或多次等工艺参数。此外，也可根据所要求的胶层厚度来调整点胶工艺参数，如点胶胶量、点胶头距点胶面的高度以及点胶速度等。
丝印工艺目前也已经成功的运用在冷却水板的密封中，该项技术已基本成熟。丝印工艺稳定性高且丝印胶层厚度一致性好，因此将丝印工艺运用在阳极板8以及阴极板7的密封中也是十分有前景的。点胶工艺在此设计方案中也具有较大的优势。
实施例二
采用雕刻机加工成型凸台91结构石墨双极板，凸台91宽度为4mm，凸台 91高度为0.1mm。充当密封件的胶水92选用聚异丁烯(PIB)，具体的丝印工艺参数为：丝印网板目数为60目，工作压力为0.55MPa,涂胶次数为1次。丝印后胶层厚度计算约为40μm。经120℃干燥4h后可直接获得带密封件的双极板。
实施例三
采用冲压加工成型凸台91结构石墨双极板，凸台91宽度为3.6mm，凸台 91高度为0.1mm。充当密封件的胶水92选用混合均匀的双组分液态硅胶，具体地丝印工艺参数为：丝印网板目数为80目，工作压力为0.5MPa,涂胶次数为2 次。丝印后胶层厚度计算约为50μm。经140℃干燥30min后可直接获得带密封件的双极板。
实施例四
采用冲压成型凸台91结构金属双极板，凸台91宽度为3.6mm，凸台91高度为0.08mm。采用的充当密封件的胶水92选用混合均匀的双组分液态硅胶 Wacker RT624液态硅胶，具体地丝印工艺参数为：丝印网板目数为60目，工作压力为0.55MPa,涂胶次数为2次。在丝印前预先在金属双极板凸台91上薄涂一层粘合剂Loctite 3060胶水92,待完全干燥后再进行丝印工艺操作。丝印后胶层厚度计算约为70μm。经120℃干燥30min后可直接获得带密封件的金属双极板。
实施例五
采用冲压加工成型凸台91设计石墨双极板，凸台91宽度为3mm，凸台91 高度为0.1mm。充当密封件的胶水92选用双组分液态硅胶，采用双组分自动点胶机完成此次密封胶涂覆工艺，具体的工艺参数为：点胶胶头直径为1.5mm、点胶头高于双极板密封凸台91，二者相差1mm，点胶速度为2mm\/s等。点胶工艺后胶层厚度计算约为50μm。经140℃干燥30min后可直接获得带密封件的双极板。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920088270.0
申请日:2019-01-21
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:94(深圳)
授权编号:CN209344230U
授权时间:20190903
主分类号:H01M 8/0276
专利分类号:H01M8/0276;H01M8/0286;H01M4/86
范畴分类:38G;
申请人:深圳市南科燃料电池有限公司
第一申请人:深圳市南科燃料电池有限公司
申请人地址:518112 广东省深圳市龙岗区吉华街道甘李二路11号中海信创新产业城18B栋1204单元
发明人:瑞·哈特韦尔;周勇;王亚军;杨伶俐;王海江;李辉
第一发明人:瑞·哈特韦尔
当前权利人:深圳市南科燃料电池有限公司
代理人:黄昌平
代理机构:44375
代理机构编号:深圳市韦恩肯知识产权代理有限公司
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计