[發明專利]在燃料電池雙極板上原位成型密封件的加工系統及方法

有效

• 申請號: 201010132103.5
• 申請日: 2010-03-25
• 公開（公告）號: CN101794891A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: 林少淵
• 申請（專利權）人: 昆山希盟自動化科技有限公司
• 主分類號: H01M8/00
• 分類號: H01M8/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及燃料電池零部件加工技術，特別是涉及了一種用于在燃料 電池雙極板上原位成型密封件的加工系統及加工方法。

背景技術

隨著全球經濟的飛速發展，傳統不可再生的化石能源正消耗殆盡，對 此類能源的極端使用已引起嚴重的全球環境污染問題。鑒于此，清潔能源、 低碳循環經濟、可持續化發展已成為世界發展的方向，目前科學家們認為 “氫能”是符合這一發展方向，未來替代汽油、柴油等動力能源的有效清潔能 源之一。質子交換膜燃料電池是一種直接將儲存在燃料(如氫氣)和氧化 劑(如空氣)中的化學能轉化為電能的發電裝置，其具備高效、低噪聲、 環保等優勢已被公認為未來的動力電源，并且在移動式電源、后備電源、 水下機器人、航空航天等方面都具有廣泛的應用前景。

質子交換膜燃料電池單電池由一片膜電極(MEA)、一片陰極板和一片陽 極板組成，在膜電極和極板上有空氣、氫氣和冷卻劑流動的通道孔，每個 通道孔相互獨立，并由密封結構圍繞在通道孔周圍，起到阻隔空氣、氫氣 和冷卻劑的作用。根據設計燃料電池工作電壓的要求將多片單電池串聯， 得到不同功率等級的燃料電池堆。串聯時陰極板和陽極板接觸，將陰極板 和陽極板結合在一起組成了雙極板。兩塊板之間也有密封結構密封阻隔空 氣、氫氣和冷卻劑的作用。

上海神力科技有限公司在ZL01105975中公開了一種燃料電池單元的 密封辦法，采用獨立的成型好的密封墊圈嵌入到燃料電池雙極板密封槽形 成密封結構的辦法，需要多一步將密封墊嵌入密封槽的步驟。通用汽車環 球科技運作公司在ZL200910003708中提到采用金屬壓條作為燃料電池的密 封部件鑲嵌在雙極板密封槽中。NOK株式會社在ZL200580033103提到了加 工獨立結構密封墊的方法，豐田自動車株式會社在ZL200680046949中提到 一種加工獨立結構密封墊的方法。現代自動車株式會社在ZL200310123808 中公開了一種將橡膠粉末和液體混合后噴涂到剛性板上形成獨立的燃料電 池密封墊的方法。以上方法適合批量生產燃料電池用的密封墊片，但是其 方法沒能實現將密封墊直接成型在雙極板上。

北京飛馳綠能電源技術有限責任公司在專利ZL01118346中公開了一種 燃料電池印刷密封的方法，通過印刷設備將密封膠狀物和MEA結合成包含 密封結構的MEA組件，通過密封結構和MEA一體化設計來實現電堆內部各 腔體的氣密性要求。達納公司在ZL01816167中提到在雙極板表面使用絲網 印刷快速形成密封結構的方法。絲網印刷的方法實現了密封結構和燃料電 池其它零部件一體化的要求，該方法只適合粘度較小的液體密封劑，并需 要加工絲網涂敷模具。

松下電器產業株式會社在專利JP264095、ZL02800663、ZL200680023532 中公開了一種燃料電池用的膜-密封墊組合體，其采用了模塑成型方法，將 密封結構直接成型在質子交換膜上。標致雪鐵龍汽車公司在FR-0506558、 ZL200680023368、ZL200680029812中公開了一種通過模鑄成型的辦法得到 的密封結構-雙極板組合體。其預先開好密封模具，將雙極板放入模具內， 在模具的進料口上注入密封原料，最后加熱成型得到帶密封結構的雙極板 組合體。漢高公司在ZL200780007572、ZL200780008604、ZL200780007531 中也提到采用在模具內液體注塑成型制造集成密封結構的MEA和極板燃料 電池部件。NOK株式會社在ZL200580042454中提到了一種采用注塑成型的 辦法加工得到的集成密封結構的MEA組件及其制造方法。注塑成型的方法 同樣實現了密封結構和燃料電池零部件的一體化設計，但是該方法容易堵 塞雙極板流道，壓碎石墨類雙極板，膠水滲進入催化層，污染MEA。另外由 于模具開發非常昂貴，該方法適合定型產品大批量的生產。

本田技研工業株式會社在ZL02813619、ZL02813979、ZL200610075875 中提到一種直接在雙極板上涂敷密封劑的方法，最后通過壓合方法將燃料 電池組件全部粘結在一起。該方法中提到的密封劑涂敷裝置包括馬達、由 馬達驅動的密封劑螺桿擠出裝置、噴嘴、非接觸式傳感器、隔板拉直裝置。 涂敷的辦法是在起始點采用相交延長的辦法處理，需要加大涂膠的隔板面 積，造成面積浪費，通過該工藝粘合組成的燃料電池堆無法重復拆卸維修， 另外，擠出螺桿潤滑劑可能造成對密封膠的污染。