CN100397693C - 燃料电池导流极板及其加工方法 - Google Patents

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Abstract

一种燃料电池导流极板及其加工方法，该导流极板包括在导流极板的端面上设置的导电胶以及一端与导电胶胶结在一起的导体，该导体的另一端伸出到导流极板之外。该导流极板的加工方法包括将导电胶均匀涂布到导流极板的端面上，将导体压在导电胶上，并固化。该燃料电池导流极板中导体和导流极板的连接更加牢固，且操作简单，并且可在任何合适的部位把导体用导电胶连接到导流极板端面上，这样可以避免与其余部件之间的干涉。

Description

燃料电池导流极板及其加工方法
技术领域
本发明涉及燃料电池领域，尤其涉及燃料电池导流极板及其加工方法。
背景技术
燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的装置，具有效率高、污染少和噪音低的特点。
燃料电池的内部核心部件是膜电极(MEA)，该膜电极由一张质子交换膜，以及夹在膜两面的两张多孔性的可导电的材料如碳纸组成。在膜与碳纸的两边界面上含有均匀细小分散的引发电化学反应的催化剂，如金属铂催化剂。膜电极两边用导电物体(一般称之为导流极板)将发生电化学反应过程中生成的电子通过外电路引出，构成电流回路。导流极板可以是金属材料的极板，也可以是石墨材料的极板。
在燃料电池中，一般用空气或氧气作为氧化剂，氢气或者甲醇，乙醇等用作燃料。如果以氢气作为燃料、空气作为氧化剂的质子交换膜燃料电池中，燃料电池工作时发生如下的反应：
负极：H2→2H++2e
正极：O2+4H++4e→2H2O
在燃料电池工作时，负极端的氢气通过渗透穿过多孔材料，到达催化层发生氧化反应，燃料氢气失去电子，产生正离子质子。电子通过外电路向正极迁移，质子通过质子交换膜向正极迁移。而燃料电池的正极端氧化剂渗透穿过多孔材料，到达催化层，接受从外电路来的电子，发生还原反应，结合从隔膜传递过来的正离子，生成水。为了输送燃料、氧化剂以及产生的水，一般要在导流极板上加工出一条以上的导流槽。
质子交换膜燃料电池一般都是由若干个单电池或电池组组成。一般可以通过监视燃料电池单电池或电池组的电压来监控检测燃料电池的发电异常。燃料电池在运行过程中，有可能会突然发生其中的一个燃料电池堆模块出现故障，比如某个燃料电池堆模块中一个单电池出现低电压，零电压，或者电池堆中的某个电极被击穿，这时燃料电池堆必须及时停止反应。燃料电池在运行过程中出现的单个电池或电池组低电压、零电压或电极被击穿都会使电压处于异常的状态。所以需要在燃料电池运行过程中对燃料电池堆进行巡检，监控燃料电池单电池或电池组的电压，以判断燃料电池是否正常工作，发现出现故障时，迅速停止燃料电池堆反应，以免造成对整个燃料电池堆的破坏。这些都需要把燃料电池单电池或电池组的电压引出来，以便于测量和监控，来保障燃料电池的安全运行。
如图1至图3所示，为了监控检测燃料电池的电压，CN 2691070Y公开了一种带有电压监控检测槽孔的燃料电池导流极板，其中该导流极板包括导流极板本体3，在该导流极板本体的一面或双面设有导流槽及导流孔31、32、33，其特征在于，在所述的导流极板本体的一面或双面的左右或上下端部开设可供接插件容置的电压检测槽36，或者在所述的导流极板本体的左右或上下侧面开设可供接插件容置的电压检测孔37。所述的接插件由弹性较强的金属材料做成，当其压入检测槽36或检测孔37后，可自行张开紧贴检测槽或检测孔。
在该技术方案中，在监控检测电压时，只需要将接插件插在检测槽36或检测孔37中便可，使用方便。但是，这种电压检测方案具有一些缺点或不足。首先，如果燃料电池中的导流极板是石墨材料的极板，由于石墨材料本身是脆性的，所以在上面加工槽或孔会进一步影响石墨极板的强度，破环石墨极板本来的结构，并且加工也并不容易。其次，接插件和电压监控监测槽或孔之间的连接是靠接插件弹性张开而与电压监控检测槽或孔之间的摩擦力来实现的，因此这种连接方式并不牢固，并且因为检测槽或检测孔的尺寸一般很小，宽度大约为0.5-5mm，深度大约为0.1-1mm，所以接插件插入检测槽或孔中的长度很短，摩擦面(摩擦力)也就非常小，所以使得这种连接方式更加不牢固，在使用过程中很容易脱落。再次，当导流极板比较薄的时候，开设的监控检测槽或孔可能会和导流极板上的导流槽等发生干涉，从而影响燃料电池的整体结构。
发明内容
因此，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监控检测方便、易于实现、连接牢固的燃料电池导流极板及其加工方法。
本发明提供一种燃料电池导流极板，其特征在于，在导流极板的端面上设置有导电胶以及一端与导电胶胶结在一起的导体，该导体的另一端伸出到所述导流极板之外。
本发明还提供一种导流极板的加工方法，其特征在于，该方法包括将导电胶均匀涂布到导流极板的端面上，将导体压在导电胶上，并固化。
采用本发明的技术方案，能方便地通过胶结在导流极板上的导体对燃料电池的单电池或电池组实现电压监控检测，以保障燃料电池的安全运行。用导电胶连接导体和导流极板能保证连接牢固，且操作简单。可在任何合适的部位把导体用导电胶连接到导流极板端面上，这样可以避免与其余部件之间的干涉。
附图说明
图1至图3是现有导流极板的结构示意图；
图4是本发明的导流极板的结构示意图；
图5为图4中导流极板的局部放大图；
图6为具有另一种结构的导流极板的局部放大图；
图7和图8是连接在导流极板上的两种导体的示意图。
具体实施方式
参照图4和图5，本发明提供一种燃料电池导流极板1，其中在导流极板1的端面上设置有导电胶2以及一端与导电胶2胶结在一起的导体3，该导体3的另一端伸出到导流极板1之外。
优选地，导电胶2设置在导流极板1的拐角处的端面上，导体3通过导电胶2胶结在该端面上。根据需要，导电胶2及导体3可以设置在导流极板1的四个端面中的任意端面上。
导电胶2在一定的温度和压力下固化，温度优选为室温至200摄氏度，固化时间优选为2分钟至24小时，把导流极板1和导体3连接成为电连接的一个整体，从而可以通过测量导体3之间的电压实现对单电池或电池组电压的监控检测。
这种利用导电胶2进行电压监控检测的燃料电池导流极板可以是金属极板，也可以是石墨极板。使用的导电胶2可以是单组分的或多组分的银粉导电胶，铜粉导电胶，金导电胶等类型，这些导电胶都可以商购得到。被连结的导流极板1部位一般需要进行清洗，或者打毛除油处理，或者化学处理等。采用玻璃棒，毛笔或者刮刀等进行涂胶，保证导电胶2均匀地涂在导流极板1上。和导电胶2连结在一起的导体1可以是导线、金属块(参照图8)或其它可以导电的物质。
另外，如图6所示，在导流极板2端面上可以加工出和导体3形状对应的凹下部分，把导体3嵌在导流极板2的凹下部分，这样导体1和导流极板3能更好的结合在一起，能有效地防止在导电胶2固化的过程中由于导体3相对导流极板1的蹿动而影响胶结效果。
本发明还提供一种导流极板的加工方法，其中，该方法包括将导电胶2均匀涂布到导流极板的端面上，将导体3压在导电胶2上，并固化。
优选地，导电胶的固化温度在室温-200摄氏度，固化时间为至少2分钟，优选为2分钟至24小时。
优选地，该方法还包括在导流极板1的端面上加工出与导体3形状对应的凹下部分，然后将导电胶2均匀涂布到凹下部分内。
下面，通过实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1：选用的导流极板1是石墨极板，其尺寸为100mm×100mm×2mm，导体3使用长方形条状的镍片。导电胶2选用单组分的GBZ深圳市聚人成电子材料有限公司的室温快干导电胶GBZ-908。把胶糊拌匀，用毛笔把导电胶2均匀地涂刷在清洗过的导流极板1的端面上，然后把镍片3压在导电胶上面，表干时间为30分钟，在室温(25摄氏度)下固化24小时制得所需的导流极板。所制得的导流极板和导线之间连接比较牢固。导电性能良好，电阻为0.03欧姆，完全可以满足需要。
实施例2：选用的导流极板1是石墨极板，其尺寸为100mm×100mm×2mm，导体3使用长方形条状的镍片。导电胶2选用单组分的深圳市汇博电子材料有限公司的TK129-L导电胶。把胶糊拌匀，用玻璃棒把导电胶2均匀地涂在清洗过的导流极板1的端面上，然后把镍片3压在导电胶上面，在125度的温度下固化60分钟制得所需的导流极板。所制得的导流极板和导线之间连接牢固。导电性能良好，电阻为0.2欧姆，完全可以满足需要。
实施例3：选用的导流极板1是金属极板，其尺寸为100mm×100mm×2mm，导体3使用长方形条状的镍片。导电胶2选用单组分的GBZ深圳市聚人成电子材料有限公司的导电胶GBZ-905。把胶糊拌匀，用毛笔把导电胶2均匀地涂刷在清洗过的导流极板1的端面上，然后把镍片3压在导电胶上面，在180度的温度下固化3分钟制得所需的导流极板。所制得的导流极板和导线之间连接牢固。导电性能良好，电阻为0.13欧姆，完全可以满足需要。
实施例4：选用的导流极板1是石墨极板，其尺寸为100mm×100mm×2mm，导体3使用长方形条状的镍片。导电胶2选用广州儒兴科技开发有限公司的双组分导电胶1120，组分混合(重量比)A∶B＝9∶1。把胶糊拌匀，用玻璃棒把导电胶2均匀地涂在清洗过的导流极板1的端面上，然后把镍片3压在导电胶上面，在80度的温度下固化60分钟制得所需的导流极板。所制得的导流极板和导线之间连接牢固。导电性能良好，电阻为0.25欧姆，完全可以满足需要。
实施例5：选用的导流极板1是石墨极板，导体3使用直径为1mm的铜导线，在导流极板1的端面上加工出一个对应于导线3形状的凹下部分。导电胶2选用单组分的深圳市汇博电子材料有限公司的TK129-L导电胶。把胶糊拌匀，用玻璃棒均匀地把导电胶涂在导流极板1凹下部位上，然后把导线3嵌在导流极板1凹下部分的导电胶上面，在125摄氏度的温度下固化60分钟制得所需的导流极板。所制得的导流极板和金属块之间连接牢固。导电性能良好，电阻为0.22欧姆，完全可以满足需要。
采用本发明的导流极板，利用导电胶将导体胶结在导流极板的端面上，能方便地对燃料电池的单电池或电池组实现电压监控检测，以保障燃料电池的安全运行。用导电胶连接导体和导流极板能保证连接牢固，且操作简单。可在任何合适的部位把导体用导电胶连接到导流极板端面上，这样可以避免与其余部件之间的干涉。

Claims (10)

1.一种燃料电池导流极板，其特征在于，在导流极板的端面上设置有导电胶以及一端与导电胶胶结在一起的导体，该导体的另一端伸出到所述导流极板之外。
2.如权利要求1所述的导流极板，其中，所述导电胶位于导流极板的拐角处。
3.如权利要求1所述的导流极板，其中，所述导流极板的端面上设置有凹下部分，所述导电胶位于所述凹下部分内。
4.如权利要求3所述的导流极板，其中，所述凹下部分位于导流极板的拐角处。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的导流极板，其中，所述导体为导线或金属块。
6.一种导流极板的加工方法，其特征在于，该方法包括将导电胶均匀涂布到导流极板的端面上，将导体压在导电胶上，并固化，所述固化的温度为室温至200摄氏度，固化的时间为至少2分钟。
7.如权利要求6所述的加工方法，其中，导电胶被涂布在靠近导流极板拐角处的端面上。
8.如权利要求6所述的加工方法，其中，该方法还包括在导流极板的端面上加工出与导体形状对应的凹下部分，所述导电胶均匀涂布到凹下部分内。
9.如权利要求8所述的加工方法，其特征在于，所述凹下部分位于靠近导流极板拐角处的端面上。
10.如权利要求6至9中任意一项所述的加工方法，其特征在于，所述导体使用导线或金属块。
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