CN109888327B - 一种燃料电池电堆组装工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种燃料电池电堆组装工艺，该工艺包括裁切、一次点胶、一次烘干、二次点胶、二次烘干、堆叠与电堆气密性测试，最终形成完整的燃料电池电堆，本发明在生产过程中通过在双极板的两面均设置有密封槽，密封槽沿双极板结构外轮廓边缘分布，密封槽为弧形槽，然后直接在双极板两面的密封槽内制备密封胶条，保证了密封胶条的位置对应关系，从而使装配后的胶条铺设位置与形状一一对应，从而时装配时的受力更加均匀，从而保证装配后电堆的气密性；本发明还能够保证密封胶条与双极板和膜电极的贴合度，从而保证装配后电堆的气密性。

Description

一种燃料电池电堆组装工艺
技术领域
本发明属于燃料电池生产工艺技术领域，具体的，涉及一种燃料电池电堆组装工艺。
背景技术
燃料电池是一种直接将燃料与氧化剂的化学能直接转化为电能的装置，由于其热损耗较小，在能量的转化过程中也没有摩擦损耗，其实际能量转换的效率能够达到45％-60％，且整个反应过程中除了排出少量反应热之外只会产生水，不会带来额外的污染，是一种环境友好型的能量转换装置，其这一特征也让燃料电池成为现在的主要研究方向之一。
在现有的燃料电池生产技术中，是通过先生产单极板与膜电极，在将阳极板与阴极板焊接形成双极板后，在通过将若干双极板与膜电极进行组装，从而得到完整的燃料电池，但是在实际生产过程中，为了保证双极板与双极板之间的密封性，在进行燃料电池电堆的组装时，需要在双极板之间设置适配的密封胶条与密封胶圈，在现有技术中，是通过预制密封胶条并进行电池电堆的组装，这样一方面无法保证胶条与双极板之间的贴合性，也无法根据双极板的结构变化实时做出改变，影响生产的进行以及生产过程的灵活性，为了解决这一问标题，本发明提供了以下技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃料电池电堆组装工艺。
本发明需要解决的技术问题为：
1、在进行燃料电池电堆的组装时，为了保证燃料电池能够正常工作，需要对双极板与双极板之间进行密封处理，但是在现有技术中，需要预制与双极板适配的胶圈或胶条进行密封，预制的胶条或胶圈与双极板存在贴合问题影响组装好的电堆的气密性。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种燃料电池电堆组装工艺，包括裁切、一次点胶、一次烘干、二次点胶、二次烘干、堆叠与电堆气密性测试，具体操作步骤为：
步骤一：裁切，通过激光裁切对双极板上的电压信号采集端进行切除；
步骤二：一次点胶，通过点胶机沿双极板一面的密封槽点胶形成胶线；
步骤三：一次烘干，将一面形成有胶线的双极板移动至烘干设备中，在100-120摄氏度的温度下连续烘干1-2小时后移出冷却至20-40摄氏度，在双极板的一面形成成品的密封胶线；
步骤四：二次点胶，通过点胶机沿经过上述步骤处理的双极板另一面的密封槽点胶形成胶线；
步骤五：二次烘干，将双极板转移至烘干设备中，在100-120摄氏度的温度下连续烘干1-2小时后移出冷却至20-40摄氏度，在双极板的另一面形成成品的密封胶线；
步骤六：堆叠，在组装台上依次放入端板、绝缘板、集流板，然后再交错放入若干双极板与膜电极，形成每两个双极板中间夹一个膜电极的结构，在叠加一定数量的膜电极与双极板之后再依次叠加集流板、绝缘板与端板，加螺栓、螺母进行锁紧固定，形成燃料电池电堆；
步骤七：气密性测试，对燃料电池电堆的氢气流场、空气流场与水流场的气密性进行检测。
作为本发明的进一步方案，所述双极板的两面均设置有密封槽，密封槽沿双极板结构外轮廓边缘分布，密封槽为弧形槽，槽深为0.2-0.5mm，槽宽为2.5-3.5mm。
作为本发明的进一步方案，所述密封胶线的厚度比密封槽的槽深大0.5-0.8mm。
作为本发明的进一步方案，所述步骤七中气密性测试的具体方法为，向燃料电池电堆的氢气流场、空气流场与水流场中充气至200kpa，保压300s，当压力损失小于5kPa时，定义该电堆为气密性合格的电堆。
作为本发明的进一步方案，所述一次点胶与二次点胶所用胶均为环氧树脂胶。
本发明的有益效果：
本发明通过直接在双极板的两面制备密封胶条，保证了密封胶条的位置对应关系，从而使装配后的胶条铺设位置与形状一一对应，从而时装配时的受力更加均匀，从而保证装配后电堆的气密性；本发明还能够保证密封胶条与双极板和膜电极的贴合度，从而保证装配后电堆的气密性。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种燃料电池电堆组装工艺，包括裁切、一次点胶、一次烘干、二次点胶、二次烘干、堆叠与电堆气密性测试，其具体操作步骤为：
步骤一：裁切，制备完成的单体双极板上留有电压信号采集端，以便于对单体双极板的电压进行检测，但是在对双级板进行堆叠制备电堆时，需要将双极板上的电压信号采集端进行裁切，以方便后期装配，在本发明的一个实施例中，裁切使用激光裁切，提高切口的光滑度,当然，通过热切、刀具裁切等方式均可以完成该步骤，但是通过刀具裁切与热切会直接对单极板的质量造成影响；
步骤二：一次点胶，通过点胶机沿双极板的一面的密封槽点胶形成胶线，双极板的两面均设置有密封槽，密封槽沿双极板结构外轮廓边缘分布，密封槽为弧形槽，槽深为0.2-0.5mm，槽宽为2.5-3.5mm，在本发明的一个实施例中，一次点胶所采用的密封胶为环氧树脂胶；
步骤三：一次烘干，将一面形成有胶线的双极板移动至烘干设备中，在100-120摄氏度的温度下连续烘干1-2小时后移出冷却至20-40摄氏度，在双极板的一面形成成品的密封胶线，成品的密封胶线的厚度比密封槽的槽深大0.5-0.8mm；
步骤四：二次点胶，通过点胶机沿经过上述步骤处理的双极板另一面的密封槽点胶形成胶线，在本发明的一个实施例中，二次点胶中所采用的密封胶为环氧树脂胶；
步骤五：二次烘干，将双极板转移至烘干设备中，在100-120摄氏度的温度下连续烘干1-2小时后移出冷却至20-40摄氏度，在双极板的另一面形成成品的密封胶线，成品的密封胶线的厚度比密封槽的槽深大0.5-0.8mm；
步骤六：堆叠，在组装台上依次放入端板、绝缘板、集流板，然后再交错放入若干双极板与膜电极，形成每两个双极板中间夹一个膜电极的结构，在叠加一定数量的膜电极与双极板之后再依次叠加集流板、绝缘板与端板，加螺栓、螺母进行锁紧固定，形成燃料电池电堆；
步骤七：气密性测试，对燃料电池电堆的氢气流场、空气流场与水流场的气密性进行检测，向流场中充气至200kpa，保压300s，当压力损失小于5kPa时，定义该电堆为气密性合格的电堆。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种燃料电池电堆组装工艺，其特征在于，包括裁切、一次点胶、一次烘干、二次点胶、二次烘干、堆叠与电堆气密性测试，具体操作步骤为：
步骤一：裁切，通过激光裁切对双极板上的电压信号采集端进行切除；
步骤二：一次点胶，通过点胶机沿双极板一面的密封槽点胶形成胶线；
步骤三：一次烘干，将一面形成有胶线的双极板移动至烘干设备中，在100-120摄氏度的温度下连续烘干1-2小时后移出冷却至20-40摄氏度，在双极板的一面形成成品的密封胶线；
步骤四：二次点胶，通过点胶机沿经过上述步骤处理的双极板另一面的密封槽点胶形成胶线；
步骤五：二次烘干，将双极板转移至烘干设备中，在100-120摄氏度的温度下连续烘干1-2小时后移出冷却至20-40摄氏度，在双极板的另一面形成成品的密封胶线；
步骤六：堆叠，在组装台上依次放入端板、绝缘板、集流板，然后再交错放入若干双极板与膜电极，形成每两个双极板中间夹一个膜电极的结构，在叠加一定数量的膜电极与双极板之后再依次叠加集流板、绝缘板与端板，加螺栓、螺母进行锁紧固定，形成燃料电池电堆；
步骤七：气密性测试，对燃料电池电堆的氢气流场、空气流场与水流场的气密性进行检测；
所述双极板的两面均设置有密封槽，密封槽沿双极板结构外轮廓边缘分布，密封槽为弧形槽，槽深为0.2-0.5mm，槽宽为2.5-3.5mm；
所述密封胶线的厚度比密封槽的槽深大0.5-0.8mm；
所述一次点胶与二次点胶所用胶均为环氧树脂胶。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆组装工艺，其特征在于，所述步骤七中气密性测试的具体方法为，向燃料电池电堆的氢气流场、空气流场与水流场中充气至200kpa，保压300s，当压力损失小于5kPa时，定义该电堆为气密性合格的电堆。
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