[發明專利]一種質子交換膜燃料電池堆粘接密封方法

有效

• 申請號: 201810579830.2
• 申請日: 2018-06-07
• 公開（公告）號: CN108550886B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 吳國春;董文超;王海峰
• 申請（專利權）人: 鋒源新創科技（北京）有限公司
• 主分類號: H01M8/2404
• 分類號: H01M8/2404;H01M8/2465
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

本發明公開了屬于燃料電池制作技術領域的一種質子交換膜燃料電池堆粘接密封方法。具體包括步驟：一、制備雙極板，將流道碳紙、陽極碳紙和雙極板固定在點膠盤上；二、將點膠機設置好程序，沿著陽極板邊緣開始點膠；三、在將點好膠的雙極板的陽極板上鋪上膜電極和陰極碳紙，組裝成單電池；四、將組裝好的單電池堆疊成電池組，將堆疊好的電池組放在兩電池組端板之間加壓固化；五、將多個固化好的電池組用采電板、電堆端板和螺桿緊固組裝成電堆。本發明簡化了質子交換膜燃料電池的密封和電堆組裝工藝，具有工藝簡單，實用，操作簡單、成本低的特點，適用各種燃料電池的密封、組裝。

技術領域

本發明屬于燃料電池制作技術領域，特別涉及一種質子交換膜燃料電池堆粘接密封方法。

技術背景

質子交換膜燃料電池(PEMFC)是一種清潔環保，適用于汽車、飛機，便攜式電源，備用電源的電化學發生裝置，可以直接將化學能轉化為電能，具有能量密度高，轉化效率高等特點。質子交換膜燃料電池所需的燃料為氫氣，氧化劑為氧氣或者氫氣，然而氫氣是非常活潑的氣體，爆炸極限非常寬(4.1％—74.2％體積濃度)，如果氫氣電池漏氣，輕則電池性能下降，重則電池燒毀，最嚴重的是氫氣和氧化劑氣直接混合導致爆炸；所以密封是質子交換膜燃料電池領域比較棘手的問題。

目前燃料電池的密封技術應用最廣泛的就是采用密封膠線密封，或者改變燃料電池密封結構，如申請號為CN200810204038.5的專利，200610144011.2的專利，申請號為201210509182.6的專利，大都需要密封件的澆注，需要設計磨具，需要在雙極板板設計膠槽，需要在膜電極上涂一層薄薄的膠，對于燃料電池生產來說不實用，具有操作困難、工藝繁瑣、成本高等缺點。

發明內容

本發明的目的是提供一種質子交換膜燃料電池堆粘接密封方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一，將陽極板2放在陰極板1上，通過焊接.制成雙極板3；然后將雙極板3的陰極板1向下固定在點膠盤4上，雙極板的陽極板2朝上；

步驟二，將點膠機設置好程序和點膠線6，將流道碳紙7、陽極碳紙8依次固定在雙極板3的陽極板2上，用壓盤5將雙極板3和兩層碳紙壓平，再在雙極板3的陽極板2上沿著碳紙邊緣開始點膠；

步驟三，將點好膠的雙極板3上的壓盤5取下，將膜電極9平鋪在點好膠的雙極板3上的陽極碳紙8上，膜電極9的陽極面朝下；所述膜電極無需涂膠，將陰極碳紙10鋪在膜電極9陰極側上，組成一個完整的單電池11；

步驟四，將組裝好的單電池11按照后一個單電池的陽極面放在前一個單電池的膜電極上堆疊起來，將堆疊好的電池組兩端各加電池組端板12，并放在壓機上加壓固化，固化后，雙極板和膜電極通過點膠粘接成一個電池組14；

步驟五，將多個電池組14組合一起，兩端加上采電板15，采電板15上放置電堆端板13，然后用螺桿16緊固，組裝成電堆；該組裝電堆被夾在電堆端板13和采電板15之間，螺桿16的緊固力即裝堆壓力應該小于固化壓力，以防止固化膠層產生裂紋，破壞組裝電堆的密封效果。

所述陽極板邊緣2mm—8mm的區域為平面，無點膠槽，無需膠線，所述雙極板為金屬雙極板、石墨雙極板或石墨/金屬復合雙極板。

所述膜電極與點膠接觸部分無需做任何處理，直接平鋪在雙極板的陽極板上。

所述點膠為AB膠、環氧膠和硅膠中一種；其中硅膠為脫醇、脫脂硅膠。

所述硅膠室溫固化或加熱固化，固化溫度為20℃-180℃，固化時間5min-24h，加壓固化的壓力為1-8kg/cm²，固化后，雙極板和膜電極通過硅膠粘接成一個整體。

所述在雙極板的陽極板邊緣處點膠的高度為1-5mm，點膠寬度為2-8mm，