[發明專利]燃料電池雙極板密封材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110559607.3
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113265105B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 李云華;張鵬;柳延波;徐燕;王東
• 申請（專利權）人: 諾博橡膠制品有限公司
• 主分類號: C08L23/16
• 分類號: C08L23/16;C08K3/04;C08K13/02;C08K5/098;H01M8/0284
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 周慧云

本發明公開了燃料電池雙極板密封材料及其制備方法和應用，所述燃料電池雙極板密封材料包括：乙烯?丙烯橡膠或乙烯?丙烯?非共軛二烯橡膠、液體乙烯?丙烯橡膠或液體乙烯?丙烯?非共軛二烯橡膠、炭黑、有機過氧化物、軟化增塑劑、防老劑、2?乙基己酸鋅和粘合劑。該燃料電池雙極板密封材料具有較低的氣體透過性、較低的水蒸氣透過性、優異的耐強酸性能和較高的體積電阻，易于加工，成本低，可應用于氫燃料電池。

技術領域

本發明屬于密封材料技術領域，具體涉及一種燃料電池雙極板密封材料及其制備方法和應用。

背景技術

燃料電池中，氫氣與氧氣發生化學反應產生電力，該反應在提高能源效率的同時不排放污染物。燃料電池中的燃料電池堆由多個電池單元組成，單個電池單元中，帶有催化劑的高分子膜夾在燃料電極金屬板和空氣電極金屬板之間形成膜電極，兩邊帶溝槽的隔板提供反應氣體，各層件用膠密封防止氣體泄漏。反應原理如下：燃料電極：H₂→2H⁺+2e；空氣電極：O₂+4H⁺+4e→2H₂O。氫氣和氧氣由外界通入電池單元，并發生化學反應產生電流。

燃料電池是氫氣與氧氣發生化學反應而產生電流，氫氣無色、無味、分子量小，易泄露，故燃料電池密封顯得尤為重要，這就要求密封材料具有極低的氣體透過性。反應生成物為水，故水蒸氣透過率也是考量指標之一。反應介質為磺酸基的氟樹脂，樹脂吸水才能變為質子導電，溫度通常在100℃以上，此時磺酸基的PH值為1-2，屬于強酸環境，這就要求密封材料具有耐強酸性能。另外，作為電池元件的一部分，燃料電池密封材料應具有一定的電阻要求。

綜上，作為燃料電池雙極板密封材料，要求需是耐酸性、耐透氣性和高速成型性優異、并且低成本的材料。目前，從耐酸性考慮，含氟橡膠適用，但低溫性能不佳，無法滿足低溫環境下的氣密性要求；從耐透氣性考慮，丁基橡膠適用，但硫化速度慢，成型困難；從成型性考慮，液態硅橡膠適用，但液態硅膠的耐酸性、耐透氣性不好；針對此問題又推出聚烯烴材料作為燃料電池密封材料，既滿足耐酸性、耐透氣性等要求，也可實現快速成型，但該材料成本過高，不滿足低成本要求。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種燃料電池雙極板密封材料及其制備方法和應用，該燃料電池雙極板密封材料具有較低的氣體透過性、較低的水蒸氣透過性、優異的耐強酸性能和較高的體積電阻，易于加工，成本低，可應用于氫燃料電池。

在本發明的一個方面，本發明提出了一種燃料電池雙極板密封材料。根據本發明的實施例，所述燃料電池雙極板密封材料包括乙烯-丙烯橡膠或乙烯-丙烯-非共軛二烯橡膠、液體乙烯-丙烯橡膠或液體乙烯-丙烯-非共軛二烯橡膠、炭黑、有機過氧化物、軟化增塑劑、防老劑、2-乙基己酸鋅和粘合劑。