[发明专利]一种燃料电池用电极边框的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池，尤其是涉及一种燃料电池用电极边框的制备方法。

背景技术

燃料电池是一种电化学发电装置，由于它具有能量转化效率高(50％-70％)、环境友好等突出的优越性，燃料电池技术的研究和开发备受各国政府与大公司的重视，被认为是21世纪首选的洁净、高效的能源。在各种类型的燃料电池中，质子交换膜燃料电池(PEMFC)电流密度高、结构简单、运行过程没有电解液的渗漏等优势，而且具有启动快速响应、燃料(氢气)获取手段多样等优点，很适用于便携式电源和运输工具。质子交换膜燃料电池的内部核心部件是膜电极MEA，膜电极MEA由一张质子交换膜和膜两面夹两张多孔透气导电的扩散层材料组成，质子交换膜上涂有催化剂。MEA夹合在两块导电的双极板中间构成一个单电池，若干个单电池串联便组合呈具有一定输出电压和功率的电池堆。导流极板的导流孔道与导流槽分别将燃料和氧化剂导入膜电极两边的阳极区与阴极区。在膜电极的阳极端，燃料气体，如氢气，可以通过多孔性扩散材料(如碳纸)，到达阳极催化层并在催化剂催化作用下，失去电子，转变为质子并在电场力的作用下透过质子交换膜迁移至阴极端，同时电子由外电路引出做功；在膜电极的阴极端，氧化性介质如氧气，通过多孔性扩散材料(如碳纸)，到达阴极催化区后在阴极电催化剂作用下与从阳极迁移来的质子结合生成水并随阴极尾气排出，进而完成电池的发电过程。为了确保质子交换膜燃料电池中的燃料与氧化剂气体能够均匀分布到整个膜电极两边表面上而又不产生混合直接发生化学反应，密封技术就非常关键。如果密封不好，则会发生燃料气体和氧化剂气体的相互间的或是向燃料电池外部的渗漏，不但会降低电池的效率，甚至会发生爆炸，对用电设备及人员造成危害。膜电极及其边框结构制备工艺的合理性决定了PEMFC的密封效果。

现有的密封方法一般为所采用的膜电极边框，由质子交换膜部分向外延伸并填充渗透树脂胶膜塑料(或热固性橡胶)组成，其中，中间层为衬垫层，它与延伸的质子交换膜端部对接，该中间层两面附着密封层，该密封层与多孔性支撑材料端部对接并产生渗透，三层密封材料采用人工压合为一体，固化后得到一种材质硬的电极边框，使用时，该硬边框配合密封圈一起使膜电极与其两侧的双极板密封，双极板上设有对应的密封槽，密封圈填在密封槽内与硬边框压合在一起密封，因此密封圈必须严格与密封槽匹配，密封圈太厚电阻大、太薄易泄露，而这些又是通过人工控制，因此成本高、耗时长、而且密封效果差。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种成本低、耗时短、密封效果好的燃料电池用电极边框的制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种燃料电池用电极边框的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：将膜电极置于模具内，通过注射方式在膜电极周边注入硅胶，一次性模压成型，得到带有密封圈的电极边框。

所述的密封圈与电极边框一体化模压成型。

所述的密封圈与燃料电池的双极板上的密封槽相匹配。

所述的模具内设有定位膜电极的弹性体材料。

所述的弹性体材料为双组份RTV橡胶，由A、B两组分组成，使用时按质量比1～10∶1将A、B组份入在容器中搅匀，在60-100℃下固化3-6分钟。

所述双组份RTV橡胶固化速度可调，可深度固化，具胡良好的工艺性能，适用于电子元器件、集成电路板、变压器及大面积粘合密封件的浇注和灌封，绝缘，密封性能优良。具有耐电弧、耐电晕、耐老化、耐高低温等特性；并具胡优良的脱模性，可用于文物及工艺品的复制，制作精密模具；亦可作移印头等。

本发明采用模压成型法在膜电极周边得到带有密封圈的电极边框，由于膜电极在通过注射方式形成边框时，因为注射如果不固定就可能发生位移，肯定影响成品率。而且膜电极相对比较脆而且上面含催化剂不能使用脱模剂，所以在注射时膜电极既不能压太紧又不能太松，本发明在模具中加一层弹性体材料来对电极芯定位，脱模时又不沾连电极，效果非常好。

与现有技术相比，本发明采用模压方法，将普通的电极边框与密封圈一次性一体化模压成型，而且采用的模压材料为硅胶，因此得到的边框为软边框。由于模压成型，得到的产品一致性好，而且将原来需要多层多工序处理才能得到的电极边框，一次性模压得到，节省了时间、降低成本、而且可以轻易使该带有密封圈的电极边框完全契合膜电极两侧的双极板，密封效果好。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例