[实用新型]在燃料电池双极板上原位成型密封件的加工系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及燃料电池零部件加工技术，特别是涉及了一种用于在燃料电池双极板上原位成型密封件的加工系统。

背景技术

随着全球经济的飞速发展，传统不可再生的化石能源正消耗殆尽，对此类能源的极端使用已引起严重的全球环境污染问题。鉴于此，清洁能源、低碳循环经济、可持续化发展已成为世界发展的方向，目前科学家们认为“氢能”是符合这一发展方向，未来替代汽油、柴油等动力能源的有效清洁能源之一。质子交换膜燃料电池是一种直接将储存在燃料(如氢气)和氧化剂(如空气)中的化学能转化为电能的发电装置，其具备高效、低噪声、环保等优势已被公认为未来的动力电源，并且在移动式电源、后备电源、水下机器人、航空航天等方面都具有广泛的应用前景。

质子交换膜燃料电池单电池由一片膜电极(MEA)、一片阴极板和一片阳极板组成，在膜电极和极板上有空气、氢气和冷却剂流动的通道孔，每个通道孔相互独立，并由密封结构围绕在通道孔周围，起到阻隔空气、氢气和冷却剂的作用。根据设计燃料电池工作电压的要求将多片单电池串联，得到不同功率等级的燃料电池堆。串联时阴极板和阳极板接触，将阴极板和阳极板结合在一起组成了双极板。两块板之间也有密封结构密封阻隔空气、氢气和冷却剂的作用。

上海神力科技有限公司在ZL01105975中公开了一种燃料电池单元的密封办法，采用独立的成型好的密封垫圈嵌入到燃料电池双极板密封槽形成密封结构的办法，需要多一步将密封垫嵌入密封槽的步骤。通用汽车环球科技运作公司在ZL200910003708中提到采用金属压条作为燃料电池的密封部件镶嵌在双极板密封槽中。NOK株式会社在ZL200580033103提到了加工独立结构密封垫的方法，丰田自动车株式会社在ZL200680046949中提到一种加工独立结构密封垫的方法。现代自动车株式会社在ZL200310123808中公开了一种将橡胶粉末和液体混合后喷涂到刚性板上形成独立的燃料电池密封垫的方法。以上方法适合批量生产燃料电池用的密封垫片，但是其方法没能实现将密封垫直接成型在双极板上。

北京飞驰绿能电源技术有限责任公司在专利ZL01118346中公开了一种燃料电池印刷密封的方法，通过印刷设备将密封胶状物和MEA结合成包含密封结构的MEA组件，通过密封结构和MEA一体化设计来实现电堆内部各腔体的气密性要求。达纳公司在ZL01816167中提到在双极板表面使用丝网印刷快速形成密封结构的方法。丝网印刷的方法实现了密封结构和燃料电池其它零部件一体化的要求，该方法只适合粘度较小的液体密封剂，并需要加工丝网涂敷模具。

松下电器产业株式会社在专利JP264095、ZL02800663、ZL200680023532中公开了一种燃料电池用的膜-密封垫组合体，其采用了模塑成型方法，将密封结构直接成型在质子交换膜上。标致雪铁龙汽车公司在FR-0506558、ZL200680023368、ZL200680029812中公开了一种通过模铸成型的办法得到的密封结构-双极板组合体。其预先开好密封模具，将双极板放入模具内，在模具的进料口上注入密封原料，最后加热成型得到带密封结构的双极板组合体。汉高公司在ZL200780007572、ZL200780008604、ZL200780007531中也提到采用在模具内液体注塑成型制造集成密封结构的MEA和极板燃料电池部件。NOK株式会社在ZL200580042454中提到了一种采用注塑成型的办法加工得到的集成密封结构的MEA组件及其制造方法。注塑成型的方法同样实现了密封结构和燃料电池零部件的一体化设计，但是该方法容易堵塞双极板流道，压碎石墨类双极板，胶水渗进入催化层，污染MEA。另外由于模具开发非常昂贵，该方法适合定型产品大批量的生产。

本田技研工业株式会社在ZL02813619、ZL02813979、ZL200610075875中提到一种直接在双极板上涂敷密封剂的方法，最后通过压合方法将燃料电池组件全部粘结在一起。该方法中提到的密封剂涂敷装置包括马达、由马达驱动的密封剂螺杆挤出装置、喷嘴、非接触式传感器、隔板拉直装置。涂敷的办法是在起始点采用相交延长的办法处理，需要加大涂胶的隔板面积，造成面积浪费，通过该工艺粘合组成的燃料电池堆无法重复拆卸维修，另外，挤出螺杆润滑剂可能造成对密封胶的污染。

传统的密封涂敷方法如图1所示，在涂敷时，起点和终点的结合部位会形成如图1-B中的空洞1，小的结合面积2所示，影响密封的效果。