一种可拆解燃料电池电堆的双极板密封方法与流程

本发明涉及燃料电池制造装配，尤其涉及一种可拆解燃料电池电堆的双极板密封方法。

背景技术：

1、电堆是发生电化学反应的场所，是氢燃料电池系统的核心部件。其由多个单体电池以串联方式层叠组合构成，双极板与膜电极交替叠合。各单体之间嵌入密封元件，起到密封和缓冲的作用，最后通过压紧力被组装到一起。

2、目前行业内多应用硅胶、聚烯烃等液体胶作为密封元件，如专利cn110783599b在双极板上通过点胶制备密封胶条，再如专利cn217641416u通过喷射工艺在极板表面固化形成密封胶条，然后与膜电极边框进行组装夹紧配合实现密封。但大量实际运行结果表明，随着电堆长时间运行，上述密封元件经受高温、高湿、酸性、压力等多重复杂条件，缓慢析出小分子与膜电极中全氟磺酸树脂膜产生的氟离子反应，生成氟化合物，造成密封元件与膜电极的边框之间粘连。在拆堆故障排查时，因膜电极边框与密封胶条过度粘连导致膜电极和极板破损，拆下来的膜电极和极板均无法重复利用，造成资源浪费。

3、专利cn215148885u通过排出液态水和释放压力来使单电池之间分离，但分离效果不佳。实际造成粘连的原因是密封组件密封工艺适配的液体胶水中含有增粘剂成分，增粘剂中部分高活性基团在高温硫化过程中无法反应完全。在长时间的环境温度、压力及酸性条件的多重老化作用下，胶水中的高活性基团逐步与氮气和反应液中的氟离子反应，生成化合物并团聚在胶条与pen边框相接触的位置产生粘连性。因此，这种非物理浸润造成的粘连无法仅通过静置和释放压力来缓解消除。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种可拆解燃料电池电堆的双极板密封方法，用以解决现有技术拆堆过程会对膜电极造成损坏的问题。

2、一方面，本发明实施例提供了一种可拆解燃料电池电堆的双极板密封方法，包括如下步骤：

3、s1.在每一双极板的两侧分别制备密封胶条，该密封胶条用于与阳极和阴极的膜电极边框进行固化粘接；

4、s2.在每一双极板的非密封胶条区域设置屏蔽物以实现屏蔽遮挡；非密封胶条区域覆盖燃料电池内不参与电化学反应的流道区；

5、s3.对上述双极板的密封胶条及其附近预设范围内的密封槽内涂覆防粘涂层以隔离密封胶条内活性物质，得到附有防粘涂层的双极板；防粘涂层采用耐酸碱、耐高温、耐压、化学性质不活泼的材料；

6、s4.对上述附有防粘涂层的双极板、膜电极进行交替堆叠，制备电堆。

7、上述技术方案的有益效果如下：提供了一种燃料电池双极板的改善型密封方法，膜电极边框通过密封胶条与双极板交替叠合，组装完成后的电堆由于双极板上附着的附有防粘涂层可以轻松地实现拆堆，尤其是应用在燃料电池电堆生产工序以及电堆返修生产技术领域中，提高了拆解效率，以及减少了关键物料在返修过程中的损耗。

8、基于上述装置的进一步改进，步骤s1中密封胶条的制备方式包括点胶、丝印、喷涂、注塑中的至少一种，密封胶条的固化时间为1~150min；并且，

9、密封胶条为硅胶体系或聚烯烃体系的高弹性液体胶。

10、进一步，步骤s1中密封胶条为聚烯烃体系密封胶水，固化温度为130℃，固化时间为120min。

11、进一步，步骤s2中的屏蔽物包括胶带、胶水、密封垫、定制隔板工装中的至少一种，用于使得极板表面与密封胶条不接触。

12、进一步，所述定制隔板工装包括隔板以及设于隔板上下两面中部的硅胶垫，所述硅胶垫用于使硅胶垫受压缩后隔板表面与密封胶条不接触；并且，

13、硅胶垫覆盖区域包括燃料电池内不参与电化学反应的流道区。

14、进一步，硅胶垫的硬度范围在35~60a。

15、进一步，隔板为石墨材质，厚度为2mm；每片双极板中间夹一片隔板；并且，

16、硅胶垫硬度为40a。

17、进一步，步骤s3中，防粘涂层通过气相沉积工艺制备于双极板的密封胶条及其附近预设范围内的密封槽内。

18、进一步，步骤s3中，防粘涂层的成分为聚对二甲苯-c粉，涂层厚度为4~6μm，涂层硬度为r80~r85，密度为1.1~1.5g/cm3。

19、进一步，隔板的上下两面均设置有凸台；硅胶垫固定于所述凸台上，且硅胶垫的尺寸不超过凸台的覆盖区域；并且，

20、防粘涂层采用真空镀膜工艺制备。

21、提供
技术实现要素：
部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。发明内容部分无意标识本发明的重要特征或必要特征，也无意限制本发明的范围。

技术特征：

1.一种可拆解燃料电池电堆的双极板密封方法，其特征在于，包括步骤：

2.根据权利要求1所述的可拆解燃料电池电堆的双极板密封方法，其特征在于，步骤s1中密封胶条的制备方式包括点胶、丝印、喷涂、注塑中的至少一种，密封胶条的固化时间为1~150min；并且，

3.根据权利要求1所述的可拆解燃料电池电堆的双极板密封方法，其特征在于，步骤s1中密封胶条为聚烯烃体系密封胶水，固化温度为130℃，固化时间为120min。

4.根据权利要求1-3任一项所述的可拆解燃料电池电堆的双极板密封方法，其特征在于，步骤s2中的屏蔽物包括胶带、胶水、密封垫、定制隔板工装中的至少一种，用于使得极板表面与密封胶条不接触。

5.根据权利要求4所述的可拆解燃料电池电堆的双极板密封方法，其特征在于，所述定制隔板工装包括隔板以及设于隔板上下两面中部的硅胶垫，所述硅胶垫用于使硅胶垫受压缩后隔板表面与密封胶条不接触；并且，

6.根据权利要求5所述的可拆解燃料电池电堆的双极板密封方法，其特征在于，硅胶垫的硬度范围在35~60a。

7.根据权利要求6所述的可拆解燃料电池电堆的双极板密封方法，其特征在于，隔板为石墨材质，厚度为2mm；每片双极板中间夹一片隔板；并且，

8.根据权利要求1-3任一项所述的可拆解燃料电池电堆的双极板密封方法，其特征在于，步骤s3中，防粘涂层通过气相沉积工艺制备于双极板的密封胶条及其附近预设范围内的密封槽内。

9.根据权利要求8所述的可拆解燃料电池电堆的双极板密封方法，其特征在于，步骤s3中，防粘涂层的成分为聚对二甲苯-c粉，涂层厚度为4~6μm，涂层硬度为r80~r85，密度为1.1~1.5g/cm3。

10.根据权利要求9所述的可拆解燃料电池电堆的双极板密封方法，其特征在于，隔板的上下两面均设置有凸台；硅胶垫固定于所述凸台上，且硅胶垫的尺寸不超过凸台的覆盖区域；并且，

技术总结
本发明提供了一种可拆解燃料电池电堆的双极板密封方法，属于燃料电池制造装配技术领域，解决了现有技术拆堆过程会对膜电极造成损坏的问题。该方法包括：S1.在每一双极板的两侧分别制备密封胶条，该密封胶条用于与阳极和阴极的膜电极边框进行固化粘接；S2.在每一双极板的非密封胶条区域设置屏蔽物以实现屏蔽遮挡；非密封胶条区域覆盖燃料电池内不参与电化学反应的流道区；S3.对上述双极板的密封胶条及其附近预设范围内的密封槽内涂覆防粘涂层以隔离密封胶条内活性物质，得到附有防粘涂层的双极板；S4.对上述附有防粘涂层的双极板、膜电极进行交替堆叠，制备电堆。该方法可以轻松拆堆，提高拆解效率，减少关键物料在返修过程中的损耗。

技术研发人员：盛斯斯,朱俊娥,付云鹏,欧阳洵
受保护的技术使用者：北京氢璞创能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15