[发明专利]燃料电池双极板密封结构和密封方法

说明书

本发明涉及燃料电池的技术领域，公开了燃料电池双极板密封结构和密封方法，燃料电池双极板密封结构包括两分别设置在阴极板和阳极板密封圈对应位置的凸台，两所述凸台上均涂覆有固化后具有一定厚度和弹性变形量的胶水。本发明中的燃料电池双极板密封结构和密封方法，在阳极板与阴极板上直接成型凸台并涂敷特定胶水以构成密封件，步骤简便、易于操作且自动化设备精度较高，省去了手工将密封件放入密封凹槽内的时间成本，也减少了在MEA(燃料电池膜电极)及双极板上直接注射成型硅胶密封件的设备成本以及研发成本。

技术领域

本发明涉及燃料电池的技术领域，尤其涉及燃料电池双极板密封结构。

背景技术

燃料电池是一种将燃料(如氢气、甲醇等)及氧化剂(如空气、高纯空气等)的化学能转换成电能的电化学装置，其中质子交换膜燃料电池(PEM Fuel Cell)是目前最有希望产业化的燃料电池之一。其中双极板的密封是燃料电池非常重要的研究课题之一，目前主要有以下几种工艺路线实现双极板的可靠密封，分别为：

1、采用自动点胶机在双极板密封槽内点胶成型密封圈，该方法缺点在于点胶用胶水成本昂贵且目前市场上的点胶机精度较差，难以点胶成型厚度均匀且平面度一致的密封胶条。

2、采用高精密液态硅胶注射机单独成型硅胶密封圈，直接手工叠放在双极板密封凹槽内，该方法会极大的耗费人力、生产效率低且难以保证双极板完全密封。

3、采用一步法直接在燃料电池核心组件MEA上或双极板上注射成型硅胶密封圈，该工艺方法研发成本较高，对注射机性能要求较高，且常需考虑硅胶密封圈与MEA或双极板之间的结合强度是否足够等问题，以防止因结合不牢发生脱落变形等现象发生。

目前，已有国内企业引进了国外双极板自动化生产线，其中，双极板冷却水板采用的是丝印工艺进行可靠密封，然而阳极板与阴极板则采用其他工艺进行密封。采用丝印机涂胶密封的优势在于，丝印获得的胶层厚度、宽度均匀且一致性较好，可以使双极板进行可靠密封，且极大的提高了电堆生产效率。此外，也可将自动点胶机工艺引入到涂胶密封的工艺中。将丝印机及自动点胶机引入到双极板密封中也有益于后续电堆自动化生产线的开发。

如图1所示，在现有技术中，阳极板2和阴极板1之间设置凹槽，在凹槽内放置硅胶密封圈4与膜电极边框5形成密封，也即上述的工艺(2)，有着人力成本高的缺点，如果改进为上述的工艺(3)又有着研发成本高和设备成本高的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供双极板密封结构和密封方法，旨在解决现有技术中手工放置硅胶密封圈人力成本高、注射成型硅胶密封圈研发成本较高的问题。

本发明是这样实现的，提供燃料电池双极板密封结构，包括两分别设置在阴极板和阳极板密封圈对应位置的凸台，两所述凸台上均涂覆有固化后具有一定厚度和弹性变形量的胶水。

进一步地，所述阴极板和所述阳极板包括石墨极板、金属极板及复合材料极板中的一种。

进一步地，所述胶水为热固化胶或紫外线固化胶，且固化后压缩率为20％至80％。

进一步地，所述胶水包括聚异丁烯(PIB)、单组分液态硅胶或已完全混合双组分液态硅胶中的一种。

进一步地，所述凸台的表面为光滑面、粗糙面或者带楞平面。

本发明还提供了密封方法，在阴极板上加工出凸台并涂覆胶水，在阳极板上对应位置加工出凸台并涂覆胶水，将所述阴极板和所述阳极板装配至膜电极边框并通过所述胶水固定，所述胶水固化后具有一定的厚度和弹性变形量，构成密封结构。

进一步地，预先在两所述凸台上涂覆用于增加所述胶水结合力的粘合剂。

进一步地，所述粘合剂为液态粘合剂。

进一步地，采用丝网印刷机或自动点胶机涂覆所述胶水。