CN102931419A - 一种质子交换膜燃料电池金属双极板的粘接方法 - Google Patents

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王红梅
徐乃涛
明平文
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Abstract

本发明公开了一种质子交换膜燃料电池金属双极板的粘接方法，其特征在于包括如下步骤：①取一块阴极板和一块阳极板，分别在其一侧表面上均匀涂刷一层底胶，所述底胶为聚氨酯、氯丁胶、单组份环氧胶及丙烯酸密封胶中的一种，涂刷后的阴极板和阳极板在15℃-25℃下固化；②将裁剪后的条状环氧丁腈结构胶膜至少粘在阴极板或阳极板其中任一块涂刷有底胶的位置上；③将粘好环氧丁腈结构胶膜的阴极板和阳极板放置在压合模具内对合，在80℃-160℃，压力为5-8吨的液压机上加热固化，压合成双极板，待压合模具冷却后将其取出。本发明能有效提高双极板的密封性、耐温能力及结构强度，便于金属极板成型后早期的应用验证，保证产品合格率。

Description

一种质子交换膜燃料电池金属双极板的粘接方法
技术领域
本发明涉及质子交换膜燃料电池用双极板制作技术领域，具体地说是一种质子交换膜燃料电池金属双极板的粘接方法。
背景技术
双极板为质子交换膜燃料电池组的关键部件，在燃料电池中主要起分隔氧化剂与还原剂、收集电流、传导反应热量的作用。在质子交换膜燃料电池中，金属双极板相对石墨类型双极板具有可靠性高，导电、导热性好，可低温快速启动，加工难度小，易装配等优点。由于双极板流场和通孔可采用较薄金属板，厚度为0.1mm-0.5mm，通过滚压或冲压方式直接成型，因此可显著弥补金属极板密度大的不足。同时还具有加工成本低，适合批量生产的特点。
对于加工出各种流道及孔道的薄型金属极板，现今主要采用胶粘接或焊接的方式形成多层金属双极板。传统的焊接工艺（如TIG焊、脉冲激光焊等）热变形大、焊缝表面质量差、易造成烧穿。专利CN102049601A中提到一种电流辅助燃料电池超薄金属双极板压焊装置及其方法。该方法使用焊接设备成本高，工艺复杂、焊接路线及方法研发周期长，不利于薄型金属极板成型后早期的应用验证。而普遍采用的胶粘工艺，其均匀性、密封性难以保证。专利CN101420037A中在具体实施方式中提到的金属双极板的粘接方法经实验验证其粘接强度和产品合格率较低。
发明内容
根据上述提出的技术问题，而提供一种质子交换膜燃料电池金属双极板的粘接方法。本发明主要采用一种底胶与环氧丁腈结构胶膜结合的方式，经高温固化粘接，从而提高双极板的密封性，耐温能力及结构强度。
本发明采用的技术手段如下：
一种质子交换膜燃料电池金属双极板的粘接方法，其特征在于包括如下步骤：
①取一块阴极板和一块阳极板，分别在其一侧表面上均匀涂刷一层厚度为0.01mm-0.03mm的底胶，所述底胶为聚氨酯、氯丁胶、单组份环氧胶及丙烯酸密封胶中的一种，涂刷后的阴极板和阳极板在15℃-25℃的温度下固化；
②将裁剪后的条状环氧丁腈结构胶膜至少粘在阴极板或阳极板其中任一块涂刷有底胶的位置上；
③将粘好环氧丁腈结构胶膜的阴极板和阳极板放置在压合模具内对合，在80℃-160℃的温度下，压力为5-8吨的液压机上加热固化，压合成双极板，待压合模具冷却后将其取出。
进一步地，步骤①所述的底胶涂刷在阴极板或阳极板的一侧表面上是指涂刷在表面边缘非流道和通孔的位置上。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本方法粘接金属双极板工艺过程简单，操作方便。
2、采用一种底胶及环氧丁腈结构胶膜结合的方式粘接金属双极板，提高了双极板的气密性、耐温性及结构强度，具有很高的产品合格率。
3、本发明所采用的阴、阳极板压合模具为多片双极板同时压合模具，极大地提高金属双极板的粘接效率。
4、采用的粘接剂用量少、价格低廉，降低了金属双极板的制作成本。
基于上述理由本发明可在质子交换膜燃料电池用双极板制作技术等领域广泛推广，便于金属极板成型后早期的应用验证，保证产品合格率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的阳极板涂刷底胶后的示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种质子交换膜燃料电池金属双极板的粘接方法，首先取一块阴极板和一块阳极板，分别在其一侧表面（图中1为阳极板）上均匀涂刷一层厚度为0.01mm-0.03mm的底胶，所述底胶为聚氨酯、氯丁胶、单组份环氧胶及丙烯酸密封胶中的一种，所述的底胶涂刷在阴极板或阳极板的一侧表面上是指涂刷在表面边缘非流道和通孔的位置上（图中2为涂刷底胶的位置，即图中网格阴影处）；涂刷后的阴极板和阳极板在20℃的温度下放置到表面固化；将裁剪后宽为2mm-3mm的条状环氧丁腈结构胶膜至少粘在阴极板和阳极板其中任一块涂刷有底胶的位置上；将粘好环氧丁腈结构胶膜的阴极板和阳极板定位好后放置在压合模具内轻轻按压对合，放到液压机上进行施压。液压机设置加热温度为120℃，压力为7吨，保压时间为1小时，加热固化，压合成双极板，待压合模具冷却后将其取出，经测漏验证合格后便可使用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种质子交换膜燃料电池金属双极板的粘接方法，其特征在于包括如下步骤：
①取一块阴极板和一块阳极板，分别在其一侧表面上均匀涂刷一层厚度为0.01mm-0.03mm的底胶，所述底胶为聚氨酯、氯丁胶、单组份环氧胶及丙烯酸密封胶中的一种，涂刷后的阴极板和阳极板在15℃-25℃的温度下固化；
②将裁剪后的条状环氧丁腈结构胶膜至少粘在阴极板或阳极板其中任一块涂刷有底胶的位置上；
③将粘好环氧丁腈结构胶膜的阴极板和阳极板放置在压合模具内对合，在80℃-160℃的温度下，压力为5-8吨的液压机上加热固化，压合成双极板，待压合模具冷却后将其取出。
2.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池金属双极板的粘接方法，其特征在于：步骤①所述的底胶涂刷在阴极板或阳极板的一侧表面上是指涂刷在表面边缘非流道和通孔的位置上。
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