CN109286023A - 一种双极板及其黏胶组装方法 - Google Patents

一种双极板及其黏胶组装方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种双极板及其粘胶组装方法，所述双极板的黏胶位置中间设高位凸起，于高点两边设低位槽，所述低位槽用作黏胶时多余胶水的溢胶空间；该双极板的黏胶组装方法，包括如下步骤：双极板表面清理；双极板贴膜；激光切除密封槽薄膜；涂胶机涂胶；刮除多余胶水；双极板除膜；双极板组装；双极板烘干。采用这种粘胶组装方法可省去密封圈，对密封槽加工精度无要求，且避免了密封圈繁琐的人工装配过程，同时这种组装方法可对密封圈槽最薄弱处起到强度增强作用，同时具有良好的密封特性。

Description

一种双极板及其黏胶组装方法
技术领域
本发明涉及燃料电池领域，特别涉及一种双极板及其黏胶组装方法。
背景技术
燃料电池双极板作为燃料电池的关键零部件，具有隔气、集流、导电及机械支撑的作用，它不但影响电池的性能，而且占据了电池60％～70％的成本。
目前，现有技术燃料电池双极板组装大多采用密封零件进行密封，如图1、图2所示，现有技术中双极板的阳极板1a与阴极板2a通过一个密封圈3a实现密封，这种密封方法成本较高，而且对密封圈3a的压缩率、密封圈3a的尺寸精度和密封槽的加工精度要求较高，同时由于密封圈柔软且易变形，将密封圈3a放置狭长的密封槽内精确定位也很繁琐，往往需要多次调整装配效率低。此外，当双极板上下两面密封槽形状非对称时，密封槽非对称处容易发生形变而发生漏气现象。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种双极板及其黏胶组装方法。
为了实现上述目的，本发明提供技术方案一种双极板，具体方案如下：
所述双极板的黏胶位置中间设高位凸起，且高点两边设低位槽，所述低位槽用作黏胶时多余胶水的溢胶空间。
较佳地，所述高位凸起上表面与双极板上表面持平或略低20um～50um。
较佳地，所述高位凸起的宽为2mm。
较佳地，所述低位槽的宽为1mm，深度为0.1mm。
本发明还提供一种上述双极板的黏胶组装方法，包括如下步骤：
A.双极板表面清理；
B.双极板贴膜；
C.激光切除密封槽薄膜；
D.涂胶机涂胶；
E.刮除多余胶水；
F.双极板除膜；
G.双极板组装；
H.双极板烘干。
较佳地，所述双极板表面清理方法为：先采用棉球蘸酒精擦拭清洗，再用冷却的去离子水清洗晾干。
较佳地，所述双极板贴膜方法为：使用厚度为20μm～50μm的粘性离型薄膜平整的贴附在双极板需黏胶侧的表面。
较佳地，所述双极板贴膜方法为：使用的薄膜厚度范围为0～50μm且薄膜的黏胶不与双极板发生化学反应。
较佳地，所述激光切除密封槽薄膜方法为：设置一个定位角块于激光切割器的工作台上，将双极板定位好，然后通过激光切割器将双极板密封槽上的膜切割出来并用镊子夹取撕掉密封槽上的膜。
较佳地，所述涂胶机涂胶方法为：使用三轴自动涂胶机沿密封槽涂胶直至将密封槽填满至液面高于密封槽深度，或使用丝网印刷机对双极板进行涂胶；采用胶水为热固型环氧树脂或其衍生物。
较佳地，所述刮除多余胶水方法为：用自动刮涂设备以10mm～100mm/s的速度刮除或手动刮刀刮除多余胶水，在刮除胶水前可将涂胶的双极板进行抽真空除气泡操作或在抽真空环境下进行刮除胶水操作。
较佳地，所述双极板除膜方法为：先用镊子夹住膜的边缘撕除双极板表面贴的薄膜，撕除过程中用另一手压住双极板未撕开部分，然后一次性撕开。
较佳地，所述双极板组装方法为：将涂有胶水的双极板靠紧定位夹具放置在压力机工作台面上，将另一块双极板靠紧粘胶夹具定位轴后垂直向下放置于涂有胶水的双极板上，然后将压力机的压力调节至100PSI作用于对齐后的双极板并用粘胶夹具将双极板固定。
较佳地，所述粘胶夹具其包括一底座、若干个螺钉、若干个蝶形螺母、一上压板、一传力板、若干定位轴，所述压板设置在底座上，所述底座与压板之间通过两并排的若干个螺钉、若干蝶形螺母连接；所述每一蝶形螺母对应的设置在一螺钉上；所述传力板垂直设置在上压板上；所述若干定位轴上端部置于传力板两端旁，其下端部依次穿过上压板、底座；应用时，将粘胶后的双极板设置在压板与底座之间且侧推紧靠对应的定位轴。
较佳地，所述双极板烘干方法为：将用粘胶夹具固定组装压好的双极板放入烘箱中，调节烘箱温度至60℃～150℃之间，烘1小时以上。
较佳地，所述激光切除密封槽薄膜方法也可以是：使用刀模切割好相应形状进行替代。
采用本发明的技术方案，具有以下有益效果：
1.本发明的双极板在组装好后密封槽被密封胶填充，粘胶处能形成三条密封圈，很大程度上增强了双极板密封槽的机械强度，能保证在标准的装配压力下双极板不被压破；
2.本发明提供的双极板的黏胶组装方法具有密封可靠、成本低、操作简单安全等优点，该方法采用胶水能自动适应密封槽的尺寸，组装的双极板密封性能良好且可靠性很高，使用的胶水成本仅为密封圈成本的5％左右；
3.优选方案中，本发明提供的双极板的黏胶组装方法组装效率高，可采用技术成熟的激光切割机、自动涂胶机和自动刮涂装置实现自动化操作并将涂胶的多个双极板同时进行烘干操作，避免了柔性密封圈布置时繁琐的人工操作；
4.本发明在组装双极板时对双极板密封槽的加工精度要求很低，避免了采用密封圈装配时对密封槽加工精度要求高的问题，同时也避免了采用高精度的密封圈，大大降低了加工成本。
附图说明
图1为现有技术双极板结构示意图；
图2为现有技术中双极板使用密封圈密封组装效果图；
图3为本发明双极板结构示意图；
图4为本发明双极板粘胶后效果图；
图5为本发明双极板的黏胶组装流程图；
图6为本发明粘胶夹具立体结构示意图；
图7为本发明粘胶夹具俯视图；
图8为本发明粘胶夹具正视图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明进一步说明。
参照图3至图5，本发明提供一种双极板及其黏胶组装方法，所述双极板的黏胶位置中间设高位凸起11，且高位凸起11两边设低位槽12，所述低位槽12用作黏胶时多余胶水的溢胶空间。
所述高位凸起11上表面与双极板上表面持平或比双极板上表面低20um～50um。
所述高位凸起11的宽为2mm。
所述低位槽12的宽为1mm，深度为0.1mm。
所述双极板黏胶后如图4所示，其阳极板10与阴极板20之间通过胶水固化形成有三条密封圈30，多余胶水进入溢胶空间，密封性能好，且因低位槽12深度非常小，使得双极板结构强度高。
所述双极板的黏胶组装方法，包括如下步骤：
A.双极板表面清理；
B.双极板贴膜；
C.激光切除密封槽薄膜；
D.涂胶机涂胶；
E.刮除多余胶水；
F.双极板除膜；
G.双极板组装；
H.双极板烘干。
其中，所述双极板表面清理方法为：先采用棉球蘸酒精擦拭清洗，然后再用冷却的去离子水清洗晾干。
所述双极板贴膜方法为：使用厚度为20μm～50μm的粘性离型薄膜平整的贴附在双极板需黏胶侧的表面。
所述激光切除密封槽薄膜方法为：设置一个定位角块于激光切割器的工作台上，将双极板定位好，然后通过激光切割器将双极板密封槽上的膜切割出来并用镊子夹取撕掉密封槽上的膜。
所述涂胶机涂胶方法为：使用三轴自动涂胶机沿密封槽涂胶直至将密封槽填满至液面高于密封槽深度，或使用丝网印刷机对双极板进行涂胶；采用胶水为热固型环氧树脂或其衍生物。
所述刮除多余胶水方法为：采用自动刮涂设备以10mm～100mm/s的速度刮除或手动刮刀刮除多余胶水，在刮除胶水前可将涂胶的双极板进行抽真空除气泡操作或在抽真空环境下进行刮除胶水操作。
所述双极板除膜方法为：先用镊子夹住膜的边缘撕除双极板表面贴的薄膜，撕除过程中用另一手压住双极板未撕开部分，然后一次性撕开。
所述双极板组装方法为：将涂有胶水的双极板靠紧粘胶夹具放置在压力机工作台面上，将另一块双极板靠紧粘胶夹具定位后垂直向下放置于涂有胶水的双极板上，然后将压力机的压力调节至100PSI作用于对齐后的双极板并用粘胶夹具将双极板固定。
所述双极板烘干方法为：将用粘胶夹具固定组装压好的双极板放入烘箱中，调节烘箱温度至60℃～150℃之间，烘1小时以上。
所述激光切除密封槽薄膜方法也可是：使用刀模切割好相应形状进行替代。
参照图6至图8，本发明对粘胶夹具及其使用方法进一步说明。
粘胶夹具其包括：一底座1、若干个螺钉2、若干个蝶形螺母3、一上压板4、一传力板5、若干定位轴6，所述压板4设置在底座1上，所述底座1与压板4之间通过两并排的若干个螺钉2、若干蝶形螺母3连接；所述每一蝶形螺母3对应的设置在一螺钉2上；所述传力板5垂直设置在上压板4上；所述若干定位轴6上端部置于传力板5两端旁，其下端部依次穿过上压板4、底座1；应用时，将粘胶后的双极板设置在压板4与底座1之间且侧推紧靠对应的定位轴6。
所述粘胶夹具的组装方法：用矩形且外形尺寸稍大于双极板的柔性石墨板垫在底座1上，侧推柔性石墨板靠紧定位轴6，然后在柔性石墨板上铺第一层锡箔纸，将粘胶后的双极板放在第一层锡箔纸上方，侧推靠紧定位轴6，在粘胶后的双极板上铺第二层锡箔纸，然后将矩形且外形尺寸稍大于双极板的柔性石墨板放置第二层锡箔纸上，此处可重复之前步骤多放几块粘胶后的双极板，然后盖上上压板4，在上压板4上垂直放置传力板5，用压力机的压杆直接作用在传力板5中心位置，然后将压力增加到所需大小，用手将蝶形螺母3带紧，然后将压力机泄压，将整个夹具放入烘箱中进行加热固化。
本发明的工作原理如下：
将待粘胶的双极板表面用酒精(或易挥发溶剂)除去油污，然后将其放在去离子冷却水中进行清洗晾干；用比双极板面积尺寸大的粘性离型薄膜平整的贴附在双极板需黏胶侧的表面，并用手抚平；将贴膜后的双极板置于激光切割机上并通过定位夹具安放置设定位置，利用激光切割机将离型膜上密封槽形状切出或用刀模将密封槽形状切出，然后用镊子夹取撕掉密封槽上的膜；切出密封槽形状后将双极板放置于三轴自动涂胶机上并用定位角块定位，使用自动涂胶机将密封槽用胶水填满且高于密封槽；将涂胶后的双极板置于自动刮涂机上刮除多余胶水，或用刮刀手动刮除多余胶水；刮除多余胶水后撕除双极板表面的离型膜，将涂有胶水的双极板靠紧定位夹具放置在压力机工作台面上，将另一块双极板靠紧定位夹具后垂直向下放置于涂有胶水的双极板上完成双极板对齐操作，然后将压力机的压力调节至100PSI作用于对齐后的双极板并将双极板用夹具固定；将夹具固定组装压好的双极板放入烘箱中，调节烘箱温度为60℃～150℃之间，烘干1小时以上。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种双极板，其特征在于，该双极板的黏胶位置中间设高位凸起，于高点两边设低位槽，所述低位槽用作黏胶时多余胶水的溢胶空间。
2.一种如权利要求1所述的双极板的黏胶组装方法，其特征在于，包括
如下步骤：
A.双极板表面清理；
B.双极板贴膜；
C.激光切除密封槽薄膜；
D.涂胶机涂胶；
E.刮除多余胶水；
F.双极板除膜；
G.双极板组装；
H.双极板烘干。
3.根据权利要求2所述的双极板的黏胶组装方法，其特征在于，所述双极板表面清理方法为：先采用棉球蘸酒精擦拭清洗，再用冷却的去离子水清洗晾干。
4.根据权利要求2所述的双极板的黏胶组装方法，其特征在于，所述双极板贴膜方法为：使用厚度为20μm～50μm的粘性离型薄膜平整的贴附在双极板需黏胶侧的表面。
5.根据权利要求2所述的双极板的黏胶组装方法，其特征在于，所述双极板贴膜方法为：使用的薄膜厚度范围为0～50μm且薄膜的黏胶不与双极板发生化学反应。
6.根据权利要求2所述的双极板的黏胶组装方法，其特征在于，所述激光切除密封槽薄膜方法为：设置一个定位角块于激光切割器的工作台上，将双极板定位好，然后通过激光切割器将双极板密封槽上的膜切割出来并用镊子夹取撕掉密封槽上的膜。
7.根据权利要求2所述的双极板的黏胶组装方法，其特征在于，所述涂胶机涂胶方法为：使用三轴自动涂胶机沿密封槽涂胶直至将密封槽填满至液面高于密封槽深度，或使用丝网印刷机对双极板进行涂胶；采用胶水为热固型环氧树脂或其衍生物。
8.根据权利要求2所述的双极板的黏胶组装方法，其特征在于，所述刮除多余胶水方法为：用自动刮涂设备以10mm～100mm/s的速度刮除或手动刮刀刮除多余胶水，在刮除胶水前可将涂胶的双极板进行抽真空除气泡操作或在抽真空环境下进行刮除胶水操作。
9.根据权利要求2所述的双极板的黏胶组装方法，其特征在于，所述双极板组装方法为：将涂有胶水的双极板靠紧粘胶夹具放置在压力机工作台面上，将另一块双极板靠紧粘胶夹具定位后垂直向下放置于涂有胶水的双极板上，然后将压力机的压力调节至100PSI作用于对齐后的双极板并用粘胶夹具将双极板固定。
10.根据权利要求2所述的双极板的黏胶组装方法，其特征在于，所述双极板烘干方法为：将用粘胶夹具固定组装压好的双极板放入烘箱中，调节烘箱温度至60℃～150℃之间，烘1小时以上。
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