[发明专利]生产用于燃料电池的分隔板的方法

说明书

本发明涉及生产用于燃料电池的分隔板的方法，特别是双极板。此方法包括使用牺牲性粘合剂。

发明领域

本发明涉及生产用于燃料电池的分隔板的方法，特别是双极板。

发明背景

质子交换膜燃料电池属于一种很有前景的环保技术，并具有广泛应用，包括电动车辆和固定电站。特别是，高温质子交换膜(HT-PEM)燃料电池是有用的，因为它们对燃料中的杂质具有高耐受性。但是，这种燃料电池需要热稳定性和化学稳定性的材料，这是因为HT-PEM燃料电池在160-200℃下在强酸性介质中操作。所以，不期望使用金属例如铝和不锈钢，这是由于它们的腐蚀问题。与之相比，因为石墨具有优良的抗氧化性并且其电导率可以达到10⁴S/cm，所以石墨是受关注的用于替代在双极板中的金属的候选者。

SerEnergy的WO2018/072803公开了从碳粉、聚苯硫醚(PPS)和聚四氟乙烯(PTFE)的混合物形成双极板的方法。虽然石墨与PPS混合允许通过模塑技术生产可用于HT-PEM燃料电池的双极板(BPP)，但是当进行规模化生产工艺时不容易处理石墨和PPS的细分散粉末。此外，PTFE对电导率有不利影响，所以PTFE不是最佳选择。

US7736786讨论了电导率不足的问题，并且公开了生产用于燃料电池的双极板的方法，其中PPS与导电填料混合，导电填料特别是炭黑、碳纤维和/或石墨。为了获得高的电导率，填料必须很好地分布在树脂内，这对于PPS本身而言是困难的，所以向该树脂加入二硫化物。例如，30重量份的PPS、20重量份的作为导电填料的炭黑与50重量份的石墨进行混合以制备基础树脂组合物。在加入填料之前，向PPS加入2份2,2'-苯并噻唑基二硫醚。二硫化物提高PPS的流动性并降低粘度。二硫化物是耐热性的。

现有技术公开了在产品例如电子产品、燃料电池、纳米材料和太阳能板的高精度制造工艺中使用牺牲性粘合剂、尤其聚碳酸亚丙基酯以将两块金属保持在一起，例如参见网址：https://www.environmentalleader.com/2008/Q7/novomer-makes-sacrificial-binder-from-recvcled-co2/。

例如，在网址https：//www.azocleantech.com/article.aspx？ArticleID＝215中提到在用于各种组分的燃料电池的生产过程中使用牺牲性粘合剂，所述组分不仅是陶瓷部件。其中描述了聚碳酸亚烷基酯共聚物在非常低的温度下分解，完全且持续地烧除，并向陶瓷部件提供额外的原始强度。其中提到了用于制造燃料电池中的益处。此文献具体描述了此聚合物可以用作固体基体以将电解质或催化剂保持在燃料电池中。

参见网址http://sffsvmposium.engr.utexas.edu/Manuscripts/2010/2010-39-Chakravarthv.pdf，在由Kumaran M.Chakravarthy和David L.Bourell出版的手册“用于非金属的间接SLS的粘合剂开发”中描述了在选择性激光烧结(SLS)中使用牺牲性粘合剂。但是，此文献规定了牺牲性粘合剂仅仅可以用于SLS方法的初始阶段中，所以需要使用其它粘合剂以获得在所有工艺阶段期间的强度，例如在生产用于燃料电池的石墨双极板或集流器的工艺中。

虽然牺牲性粘合剂已经与燃料电池组分关联，但是尚未公开用于分隔板、例如双极板的特定生产方法。因此，需要对现有技术进行改进。

发明描述/概述

所以，本发明的目的是提供对现有技术的改进。特别是，一个目的是提供改进的生产用于燃料电池中的分隔板、例如双极板(BPP)的方法。