[發明專利]一種用于結合燃料電池部件的方法

在審

• 申請號: 201980100904.2
• 申請日: 2019-11-26
• 公開（公告）號: CN114503315A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: M·麥迪納;M·斯佩爾科維奇;T·馬森;C·帕特森
• 申請（專利權）人: 燃料電池中心兩合股份有限公司
• 主分類號: H01M8/0273
• 分類號: H01M8/0273;H01M8/0284;H01M8/0286;H01M8/1004;H01M8/1018
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 吳鵬;殷玲

本發明涉及一種用于將PEM燃料電池的部件(4，9)與框架(1)結合和/或彼此結合的方法，為此，將能夠由可見光或紫外線范圍內的電磁輻射固化的粘合劑(2)施加到框架(1)和/或所述至少一個部件(4，9)。本發明的特征在于，通過電磁輻射使粘合劑(2)活化，并且在使框架(1)和/或部件(4，9)接觸之后加熱粘合劑(2)；或者使框架(1)和/或部件(4，9)接觸，并且將粘合劑(2)暴露于電磁輻射以進行活化和加熱；以便在粘合劑最終固化之前降低其粘度。

技術領域

本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分中更詳細限定的類型的用于將燃料電池的部件與框架結合和/或彼此結合的方法。本發明還涉及這種方法以權利要求11和12中限定的方式的應用。

背景技術

通過可紫外線固化的粘合劑將PEM燃料電池的部件與框架結合和/或相互之間結合是現有技術中已知的。例如，US 2018/0159160A1公開了一種完全透過紫外線的框架，以便能夠穿過框架使結合部固化。這里，框架結合到具有催化涂層的膜上，并且氣體擴散層也集成到該復合物中。這種結構的缺點是，一方面，它需要一種大部分可透過紫外線輻射的框架，而通常使用的聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)框架則不是這種情況。DE 102015117077 A1也描述了在所謂的膜電極組件(MEA)內結合PEM燃料電池的部件。在這種情況下，也使用可紫外線固化的粘合劑，在這里和在類似的文獻JP 2016-201183A1中，該粘合劑首先被活化，以便隨后將相應的部件彼此連接，并且不在部件相對于彼此放置之前實現粘合劑的最終固化，粘合劑相應地潤濕最初未被施加粘合劑的部件。在這種情況下，部件彼此結合，例如將氣體擴散層結合到膜上，并且還與框架結合，例如將膜與框架結合，并且將其中一個氣體擴散層結合到框架上。

這種方法的一個特征在于，首先通過少量的輻射來活化可紫外線固化的粘合劑。則粘合劑的固化從這個時間點開始。在粘合劑沒有固化的情況下進行活化會導致粘合劑緩慢硬化，因此該粘合劑繼續越來越硬化。

在該過程中，粘合劑變得越來越粘，結果，所有要用粘合劑結合的表面都很難潤濕。

涂有催化劑的膜(CCM)(催化劑涂覆膜)與框架的結合對于燃料電池的密封也是至關重要的。典型地，當結合全表面涂覆膜時，只有催化劑的表面被結合到框架的表面。由于催化劑對實際膜或其離聚物的粘附性差，確保氫和氧混合并因此導致有缺陷的燃料電池的泄漏現在非常普遍，由于具有相應高的泄漏率，其可能導致整個燃料電池堆發生故障。因此在實踐中，通常的和常規的做法是僅在需要的區域用催化劑涂覆膜的材料。因而結合到框架上的膜的邊緣沒有催化劑。因此，它們可以相應地與框架很好地結合，使得膜的材料與框架緊密粘附，而沒有催化劑位于它們之間。

然而，這種結構具有嚴重的缺陷：僅部分涂有催化劑的膜必須非常精確地定位。此外，未涂覆區域中的膜材料通常設計成尺寸相對較大，以確保牢固的結合。然后多余的材料被切除和丟棄，這樣，在生產中所使用的材料量是不成比例的。

此外，僅涂覆部分膜是非常復雜的，需要與直接的膜涂覆相容的油墨催化劑和專門的設備。這是另一個缺陷。

因此，理想的是使用完全涂覆有催化劑的膜，使得例如在卷筒上展開的整個材料也可以用于燃料電池的結構。此外，完全涂有催化劑的膜所需的定位精度比僅部分涂有催化劑的膜的情況要低得多。

US 9,831,504 B2對此進行了試驗。為了使上述粘附性差的缺陷最小化，使用一種粘合劑，該粘合劑一方面包含可熱固化的組分，另一方面包含可紫外線固化的組分。正如在關于可紫外線固化的組分的文獻中所述的，一旦粘合劑被放置到位，它就保持在那里不再流動。隨后，將框架和膜接合，其中通過熱效應最終固化先前被定位的、精確放置的粘合劑，其中，例如利用對聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)制成的框架進行紫外線輻射來引入熱量，該框架本身對于粘合劑固化所需的通常365nm波長的紫外線輻射是不可透過的或僅非常輕微地透過，從而主要通過紫外線輻射來釋放熱量。

然而，本發明的發明人在使用這種方法的實驗中，還不能確定與開始提到的現有技術相比具有明顯更好的結合性能。