[发明专利]密封结构的制备方法及膜电极与双极板的密封连接方法有效

专利信息
申请号: 202010625156.4 申请日: 2020-06-30
公开(公告)号: CN111730803B 公开(公告)日: 2023-01-31
发明(设计)人: 梅坚;潘牧;戈琛;范卫东;宛朝辉;刘素芬 申请(专利权)人: 武汉理工新能源有限公司
主分类号: B29C45/14 分类号: B29C45/14;B29C45/26;H01M8/0286;H01M8/0273;H01M8/0276;H01M8/0297;H01M8/1004;B29L31/34;B29L31/26
代理公司: 北京超凡宏宇专利代理事务所(特殊普通合伙) 11463 代理人: 付兴奇
地址: 430205 湖北省武汉市东*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 密封 结构 制备 方法 电极 极板 连接
【说明书】:

本申请提供一种密封结构的制备方法及膜电极与双极板的密封连接方法。密封结构与模具配合进行制备,模具具有模腔和与模腔连通的进液口。膜电极包括边框,边框具有置胶区。制备方法包括:将带有边框的膜电极置于模具内,使模具的模腔与置胶区围成连通的胶腔。从进液口处向胶腔内填充可流动的密封圈原料,使密封圈原料在胶腔内流动并填满胶腔。固化密封圈原料,在置胶区上形成密封圈,取出带有密封圈的膜电极。该制备方法可以使密封圈的厚度和宽度更加均匀,密封圈的平整度更好,利于膜电极与双极板之间的密封连接。

技术领域

本申请涉及燃料电池的制备技术领域,具体而言,涉及一种密封结构的制备方法及膜电极与双极板的密封连接方法。

背景技术

燃料电池是由多个堆叠的单电池串联形成的具有一定输出电压和功率的电池堆。单电池包括双极板和夹设在双极板之间的膜电极(MEA,Membrane ElectrodeAssemblies),双极板上具有流道,可以分隔燃料气体(例如:氢气)与氧化剂(例如:氧气或空气),阻止气体透过,收集和传导电流。

为了避免渗气现象的发生,或者不同种类的气体交叉泄漏,膜电极与双极板之间需要设置密封件。现有技术中,通常在膜电极的边框上进行点胶,然后将点胶后的胶水进行固化,从而在边框上形成密封圈。该方法形成的密封圈的厚度不均匀,平整度差。

发明内容

本申请的第一目的在于提供一种膜电极上密封结构的制备方法,可以使膜电极上形成结构更加均匀的密封圈。

本申请的第二目的在于提供一种膜电极与双极板之间的密封连接方法,由于密封圈的结构更加均匀,可以使膜电极与双极板之间的密封效果更好。

第一方面,本申请提供一种膜电极上密封结构的制备方法,与模具配合进行制备,模具具有模腔和与模腔连通的进液口。膜电极包括边框,边框具有置胶区,制备方法包括:将带有边框的膜电极置于模具内,使模具的模腔与置胶区围成与所述进液口连通的胶腔。从进液口处向胶腔内填充可流动的密封圈原料,使密封圈原料在胶腔内流动并填满胶腔。固化密封圈原料,在置胶区上形成密封圈,取出带有密封圈的膜电极。

通过模具与边框的配合,可以对带有密封圈的膜电极进行连续化生产,提高了生产效率。模具的模腔与边框处的置胶区配合形成胶腔结构,然后在胶腔结构内填满可流动的密封圈原料,并使其固化,置胶区上形成的密封圈的结构与胶腔的结构一致。可以根据模具的模腔结构设置,形成任意的密封圈结构,提高了密封圈的尺寸精度,且可以使密封圈的结构更加均匀,平整度更好,有利于膜电极与双极板之间的密封连接。

在一种可能的实施方式中,固化密封圈原料之前,还包括对模具进行预热的步骤。

先对模具进行预热,可以使填充的密封圈的原料在胶腔中的流动性更好,以便其更加容易充满胶腔,以提高制备效率,且避免其在流动的过程中固化。

在一种可能的实施方式中,在将带有边框的膜电极置于模具内之前,模具预热至温度为100-160℃。模具的预热温度较高,一般情况下在高温炉中进行预热。如果将膜电极设置在该模具内以后在高温炉进行预热,可能会破坏膜电极的结构,所以,先进行预热,然后进行膜电极的设置,以便使密封圈原料在胶腔内的流动性更好,且不会对膜电极的性能造成破坏。

在一种可能的实施方式中,密封圈的原料为热塑性、热固性弹性体聚合物,且密封圈与膜电极的粘接力大于密封圈与模具的粘接力。由于膜电极的边框是高分子材料,密封圈的材料的选择,可以使膜电极与密封圈的粘接力更大,可以在不添加脱模剂的情况下,使密封圈在模具内脱模,制备更加简单。

在一种可能的实施方式中,密封圈的原料选自三元乙丙橡胶、硅橡胶、聚氨酯、聚丙烯酸酯和聚异丁烯中的一种或多种,固化密封圈原料的方式是:在室温下静置3-30min。可以使胶腔内充满的密封圈原料在常温下即可固化,便于密封圈的形成。

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