[发明专利]一种双极板的密封工艺及其应用的双极板、燃料电池

说明书

本发明公开了一种双极板的密封工艺及其应用的双极板、燃料电池,通过堆叠放置多个阴极板和多个阳极板得到极板堆叠体，对所述极板堆叠体进行真空热压，使得各阴极板和与其对应相邻的阳极板通过密封胶封装得到具有内部冷却通道的双极板；其中，在所述堆叠放置过程中，在每个双极板对应的阴极板和阳极板之间放置使两者具有间隔的支撑物，避免位于所述阴极板和阳极板之间的密封胶发生接触；在所述真空热压过程中，双极板内的支撑物被熔化进入冷却通道，使得位于所述阴极板和阳极板之间的密封胶完成固化密封接触；本发明适合双极板的大规模、低成本生产；同时满足了双极板的密封可靠性和耐久性，进而提高提升了双极板的质量和电堆的寿命。

技术领域

本发明涉及燃料电池制造领域，具体涉及一种双极板的密封工艺，本发明还涉及了该密封工艺应用的双极板和燃料电池。

背景技术

双极板是燃料电池电堆的主要部件，通常由阳极板和阴极板粘接密封成型；其中，阳极板和阴极板的外表面分别和膜电极进行密封堆叠接触组成氧化剂、还原剂和各反应生成物的流动通道，同时阳极板和阴极板之间设有用于通入冷却介质的冷却通道。因此，确保对双极板内部冷却通道的密封同样是设计和组装燃料电池电堆的一个关键，决定着燃料电池电堆的性能和使用寿命。

常规的金属双极板一般采用焊接的方法实现密封，而石墨极板，硅基极板，或其他复合材料极板都采用点胶和丝网印刷的技术实现冷却剂的密封, 其中点胶技术的缺点是：

·生产效率偏低，不利于大规模生产。

·密封件较厚，在极板之间占据较大的空间，或将胶点入较厚的极板的凹槽，才能实现双极板的密封，因而点胶技术给提高燃料电池电堆的功率密度提升带来了障碍。

·密封件较宽，密封区域在极板上占据较大的区域，也不利于提高电堆的功率密度。

虽然采用丝网印刷的技术可以在极板上均匀地涂布上一层密封胶(相关应用实施优选结构方案可具体参见申请人的在先申请CN112002922A)，将阳极板和阴极板粘接在一起，制作双极板。由于密封胶很薄，不仅减少了密封材料的成本，适合大批量生产，而且有利于电堆功率密度的提升。然而，申请人在批量应用实验后，发现该技术仍然面临如下技术问题：

1、丝网印刷密封胶后将阳极板和阴极板在空气中压合在一起，阳极板和阴极板之间由于密封区域内残留空气而产生很多气泡，这些气泡很容易形成泄露通道，造成密封失效，降低双极板和电堆成品率和可靠性。

2、基于常规技术手段的启示，人们采用先抽真空再将双极板对准压合在一起的方式用于规避极板间密封区域内的气泡，提高双极板的成品率，然而这种工艺每次只能制作一片双极板，难以在大规模生产中推广实施，具体理由如下：

如果采用先压合再抽真空，只能将位于边缘的密封胶体气泡抽掉，密封胶体内部中的大部分气泡还是无法去除，因此在实施时，需要采用先抽真空再压合的方式，然而这种方式一般一次只能制作一对双极板，生产效率较低。

因此，基于以上技术现状，本申请人致力于寻求更加优选的密封技术方案来有效改善燃料电池电堆用双极板的密封性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种双极板的密封工艺及其应用的双极板、燃料电池,适合双极板的大规模、低成本生产；同时满足了双极板的密封可靠性和耐久性，进而提高提升了双极板的质量和电堆的寿命。

一种双极板的密封工艺，通过堆叠放置多个阴极板和多个阳极板得到极板堆叠体，对所述极板堆叠体进行真空热压，使得各阴极板和与其对应相邻的阳极板通过密封胶封装得到具有内部冷却通道的双极板；其中，在所述堆叠放置过程中，在每个双极板对应的阴极板和阳极板之间放置使两者具有间隔的支撑物，避免位于所述阴极板和阳极板之间的密封胶发生接触；在所述真空热压过程中，双极板内的支撑物被熔化进入冷却通道，使得位于所述阴极板和阳极板之间的密封胶完成固化密封接触。