[发明专利]用于密封燃料电池的方法

说明书

本发明涉及一种用于密封燃料电池(5)的方法和通过这种方法制造的燃料电池(5)。在此，燃料电池(5)具有至少一个膜片电极单元(42)和双极板(18、22)。在此，方法具有以下步骤：将密封材料(54)材料锁合地施加到膜片电极单元(42)的至少一侧上，将前体(62)施加到至少一个双极板(18、22)的密封部位(58)上，将至少一个双极板(18、22)放置到膜片电极单元(42)上，使得密封部位(58)通过前体(62)与密封材料(54)接触，并且在压力作用下和/或在温度作用下挤压至少一个双极板(18、22)与膜片电极单元(42)，使得密封材料(54)与至少一个双极板(18、22)和膜片电极单元(42)形成材料锁合的连接。

技术领域

本发明涉及一种用于密封燃料电池的方法和一种燃料电池，该燃料电池借助于这种方法密封。

在燃料电池系统中通常使用环境空气中的氧气作为氧化剂，以便在燃料电池中与氢气反应生成水并且由此通过电化学转化提供电功率。为了使燃料电池的内部部分与环境分开，在燃料电池中布置有密封件。

背景技术

由DE 10 2012 221 730 A1已知一种用于密封燃料电池的双极板的冷却剂空间的方法。在该方法中用于密封气体空间的密封件这样定位，使得双极板的两个双极板半部通过密封件接触。

本发明的背景在于，在燃料电池堆中针对在制造所述堆时的缺陷的最大风险在于电池的密封部位。在每个堆的密封部位的总数超过1000时整体缺陷风险明显增大，使得在制成燃料电池堆之后得到有缺陷的燃料电池堆的处于10％的范围的相对较高的废品率。由此，有缺陷的燃料电池堆的高废品率提高无缺陷的燃料电池堆的价格。因此，需要大的耗费来确保密封件的密封性。由此附加地提高用于燃料电池堆的价格。

发明内容

因此，本发明的任务是提供一种用于密封燃料电池的方法，通过所述方法改善密封部位的密封特性并且所述方法能够实现密封件的更简单的和由此更经济的制造。

所述任务通过具有根据权利要求1的特征的用于密封燃料电池的方法解决。关于按照所述方法制造的燃料电池参见权利要求8。相应引用的从属权利要求描述了本发明的有利的扩展方案。

在此，根据本发明的用于密封燃料电池的方法包括以下步骤：将密封材料材料锁合地施加到膜片电极单元的至少一侧上，将前体施加到所述至少一个双极板的密封部位上，将所述至少一个双极板放置到膜片电极单元上，使得密封部位通过前体与密封材料接触，并且在压力作用下和/或在温度作用下挤压所述至少一个双极板与膜片电极单元，使得密封材料与所述至少一个双极板和膜片电极单元形成材料锁合的连接。

在本发明的意义中，前体是在另外的事情之前发生或存在的东西并且对此有影响。在此，前体决定性地确定密封材料之后的密封特性。

根据本发明的用于密封燃料电池的方法说明一种简单的方法，通过该方法可以使密封材料与膜片电极单元和双极板材料锁合地连接。由此能够实现这种密封件的经济的制造。

附加地，这样制造的密封件具有以下优点：能够实现高密封性。由此可以明显降低燃料电池的由于有缺陷的密封而引起的废品率。附加地，由此降低用于制造这种燃料电池的费用。

在本发明的优选实施方案中，使用底漆或硫化剂作为前体。底漆是粘附剂，通过所述粘附剂改善表面的粘接特性。由此可以改善密封材料的密封特性。

硫化剂是一种介质，借助所述介质发生化学过程以用于通过添加物、例如硫将橡胶或类似聚合物转化成更牢固的材料。这些添加物通过在各个聚合物链之间形成交联(桥)来改变聚合物。由此形成与双极板的特别牢固的连接，由此明显改善密封特性。

在本发明的另外的优选实施方案中，使用氟橡胶(FKM)或三元乙丙橡胶(EPDM)作为密封材料。EPDM具有非常好的抗老化性。此外，EPDM针对氧气是稳定的。FKM具有好的耐热性、小的透气性和突出的抗老化性。因此，通过FKM或EPDM可以实现具有突出的密封特性的密封材料。