[发明专利]一种燃料电池用柔性石墨板单电池的连续生产方法

说明书

本发明涉及一种燃料电池用柔性石墨板单电池的连续生产方法，包括三段流水线，在第一段流水线上将成卷的MEA膜电极放卷得到MEA膜电极带，或者通过放卷、裁剪得到单张MEA膜电极；在第二段流水线上通过双极板生产流水线工艺得到双极板带；将第一段流水线所得的MEA膜电极带与第二段流水线所得双极板带复合，裁剪成单电池大小，置于第三段流水线的流转载体中待用；或者，将第一段流水线所得的单张MEA膜电极与第二段流水线所得双极板带复合，裁剪成单电池大小，置于第三段流水线的流转载体中待用。与现有技术相比，本发明采用滚筒式制双极板技术，且全程采用流水线自动化操作，效率高，人力成本低，且得到的单电池一致性好，质量优良，可用于大批量的单电池生产。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种生产效率高、性能一致的燃料电池用柔性石墨板单电池的连续生产方法。

背景技术

质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell)是一种燃料电池，在原理上相当于水电解的“逆”装置。其单电池由双电极板及膜电极组成，所述的双极板通常具有高密度、高强度，无穿孔性漏气，在高压强下无变形，导电、导热性能优良，与电极相容性好等特点，膜电极是将两张喷涂有Nafion溶液及Pt催化剂的碳纤维纸电极分别置于经预处理的质子交换膜两侧，使催化剂靠近质子交换膜，在一定温度和压力下模压制成。阳极为氢燃料发生氧化的场所，阴极为氧化剂还原的场所，在发电过程中不涉及氢氧燃烧，因而不受卡诺循环的限制，能量转换率高；发电时不产生污染，发电单元模块化，可靠性高，组装和维修都很方便，工作时也没有噪音。所以近年来对质子交换膜燃料电池的研究越来越热。

现有技术中，双电极的材料多用复合石墨板和金属板。复合石墨板密度小，质量轻，但其导电性能差，耐高温性能差，易碎，不适合用于大功率的燃料电池。金属板导电性能高，强度大，可以用较薄的板做成双电极，但其耐腐蚀性能差，电阻大，导热性差，而且容易污染膜电极，影响燃料电池的寿命，另外，金属板采用镀膜处理工艺，价格昂贵，成本高。

现有的工艺都是通过手工操作，将金属板或石墨板先裁剪成需要的大小后再冲压或模压或蚀刻等方式在其表面形成流场，或者先通过冲压或模压或蚀刻等方式在金属板或石墨板表面形成流场后再裁剪成需要的尺寸，然后再将带有流场的单极板黏贴或焊接在一起制成双极板，最后将MEA组件与双极板交替叠合，形成单电池组；各单体之间嵌入密封件，经前、后端板压紧后用螺杆紧固拴牢或捆绑带紧固，即构成质子交换膜燃料电池电堆。由于采用手工操作，效率低，劳动强度大，大大增加了燃料电池的人力成本；同时整个工艺对操作工的要求高，不同的操作者制成的电池堆可能性能完全不同。

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燃料电池用柔性石墨板单电池的连续生产方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种燃料电池用柔性石墨板单电池的连续生产方法，包括以下步骤：

(1)在第一段流水线上将成卷的MEA膜电极放卷得到MEA膜电极带，或者通过放卷、裁剪得到单张MEA膜电极；

(2)在第二段流水线上通过双极板生产流水线工艺得到双极板带，或者剪切得到单张的双极板；

(3)将第一段流水线所得的MEA膜电极带与第二流水线所得单张双极板复合，裁剪成单电池大小，置于第三段流水线的流转载体中待用；

或者，将第一段流水线所得的单张MEA膜电极与第二流水线所得双极板带复合，裁剪成单电池大小，置于第三段流水线的流转载体中待用；

所述的成卷的MEA膜电极通过以下方法制得：将成卷的质子交换膜放卷得到质子交换膜带，在该质子交换膜带两侧涂上催化剂，然后两侧分别与用碳纤维纸制得的气体扩散层复合，收卷在放卷辊a上即得成卷的MEA膜电极；或者将碳纤维纸涂覆催化剂层后夹在带状的质子交换膜两侧，热压复合后，卷在放卷辊a上待用。