CN110783600A

CN110783600A - 一种氢燃料电池电极板的双胶条点胶方法

Info

Publication number: CN110783600A
Application number: CN201910948425.8A
Authority: CN
Inventors: 许昌; 蔡奇志
Original assignee: Shenzhen Second Intelligent Equipment Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Second Intelligent Equipment Co Ltd
Priority date: 2019-10-01
Filing date: 2019-10-01
Publication date: 2020-02-11

Abstract

本发明属于氢燃料电池技术领域，尤其涉及一种氢燃料电池电极板的双胶条点胶方法。其包括以下步骤：S1、在一定气压下，检测冷却道回路的气密性；S2、用固定治具吸住电极板，启动自动点胶机按照密封轨迹先后对电极板的A面进行两次点胶；S3、将电极板放入烤箱烘烤，保证胶条不受挤压，保持原有形状；S4、再次采用固定治具吸住电极板，启动自动点胶机按照密封轨迹对电极板的B面进行点胶；S5、再将电极板放入烤箱烘烤；S6、在一定气压下测量三个回路的气密性。本发明针对电极板提供了一套便于自动化生产的密封方法密封方式，密封性较好，自动化程度高，有利于大批量的生产，提高了生产效率。

Description

一种氢燃料电池电极板的双胶条点胶方法

技术领域

本发明属于氢燃料电池技术领域，尤其涉及一种氢燃料电池电极板的双胶条点胶方法。

背景技术

燃料电池是很有发展前途的新动力电源，一般以氢气、碳、甲醇、硼氢化物、煤气或天然气为燃料，作为负极，用空气中的氧作为正极。其和一般电池的主要区别在于一般电池的活性物质是预先放在电池内部的，因而电池容量取决于贮存的活性物质的量；而燃料电池的活性物质(燃料和氧化剂)是在反应的同时源源不断地输入，因此，这类电池实际上只是一个能量转换装置。这类电池具有转换效率高、容量大、比能量高、功率范围广、不用充电等优点。

燃料电池的电极板是燃料发生氧化反应与氧化剂发生还原反应的电化学反应场所，其性能的好坏关键在于触媒的性能、电极的材料与电极的制程等。

电极板靠近中心的区域通常为反应区域，主要包括供空气、氢气和冷却液流动反应的流场以及各流体进出流场的进出口。由于需要保持反应区域的密封性，通常在阳极板和阴极板上均需开设环绕反应区域的凹槽。

目前，电极板根据材料主要分为石墨板、金属板、复合板三类。现有技术中，一般采用注胶的方式或设置密封圈的方式对反应区域进行密封。然而，注胶的方式密封性能差，而设置密封圈的方式，是指在组装燃料电池时，首先将密封垫安装于对应的凹槽内，例如通过人工方式将密封圈施加于槽内，然后再在两块安装有密封垫的电极板之间放置一片膜电极，从而通过具有凹槽的电极板、密封垫和膜电极共同实现对反应区域的密封。虽然设置密封圈的方式密封性能较好，但不便于采用自动化设备大批生的生产。

为此，很有必要针对电极板研发一种适用于自动化生产的密封方式。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种氢燃料电池复合板的点胶方法，旨在解决现有技术中的电极板的密封方式所存在的密封性能较差，或者不便于实现自动化生产的问题。

本发明是这样实现的，一种氢燃料电池电极板的双胶条点胶方法，其至少包括以下步骤：

S1、于电极板相对的A、B面分别安装上密封圈治具，在一定的气压下，检测冷却道回路的气密性；确保点胶前的电极板上的冷却道回路自身的气密性达到要求；

S2、选用自身气密性合格的电极板进行点胶；点胶前，将电极板放置于固定治具上，电极板的A面朝上，固定治具启动并吸住电极板，然后，将固定治具及其上的电极板移至自动点胶机下方，启动自动点胶机按照密封轨迹对复合板的A面进行第一次点胶，形成第一胶条；接着，紧挨着第一胶条，参考第一胶条的走向，进行第二次点胶，形成第二胶条；

S3、将电极板放入烤箱烘烤；烘烤前，用承托件承托电极板，保证胶条不受挤压，保持原有形状；

S4、再次将电极板放置于固定治具上，电极板的B面朝上，采用固定治具吸住电极板，然后，将固定治具及其上的电极板移至自动点胶机下方，启动自动点胶机按照密封轨迹对电极板的B面进行点胶；

S5、再将电极板放入烤箱烘烤；烘烤前，用承托件承托电极板，保证胶条不受挤压，保持原有形状；

S6、密封性检测，在一定的气压下测量氧气道、氢气道、冷却道这三个回路的气密性。

进一步的，所述固定治具包括工作平台、至少一个利用文氏效应产生吸力的吸附装置以及若干承托条，所述吸附装置以及承托条安装在所述工作平台上，所述吸附装置的吸力方向垂直向下；所述若干承托条布设在所述吸附装置的四周。

进一步的，所述若干承托条围设成一矩形，所述若干承托条的顶面与吸附装置的顶面平齐；相对的两条承托条中，至少有一条承托条通过螺丝或磁吸的方式固定在所述工作平台上，通过调节相对两条承托条之间的间距，满足不同尺寸的材料。

进一步的，所述固定治具还包括移动模组，所述工作平台安装在所述移动模组上，所述移动模组能驱动所述工作平台沿直线方向往复运动。

进一步的，所述固定治具为包括放置平台、第一压板以及第二压板，所述放置平台上开设有与胶条形状及尺寸相匹配的让位槽，所述第一压板夹紧金属板的周缘，所述第二压板压紧金属板的中间区域；所述第一压板通过螺丝与放置平台螺纹连接，夹紧金属板的周缘；所述第二压板通过与放置平台下的磁铁相互磁吸，夹紧金属板的中间区域。

进一步的，所述自动点胶机采用高精密螺杆阀点胶以及精密针头。

进一步的，点胶用的胶水为聚异丁烯，保存温度为-5℃～+10℃，避免阳光直射，使用前和使用后都要注意密封，拿出前解冻为常温才能打胶。

进一步的，所述步骤S3、S5中，当电极板为金属板时，放入烤箱烘烤的时间为90分钟，温度为140°；当电极板为石墨板时，放入烤箱烘烤的时间为90分钟，温度为130°；当电极板为复合板时，放入烤箱烘烤的时间为90分钟，温度为100°。

进一步的，所述步骤S2、S4中，还包括点胶路径设定、高度设定以及速度设定；其中，点胶路径划分为起点-直线1-直线2-直线3-直线4，选择在长直线上设定位置；其中，起点至直线1长度设置为5mm，直线1至直线2长度设置为8mm，直线2至直线3设置为8mm，直线3至直线4设置为8mm；起点高度设置为针头至复合板槽底面0.2mm，直线1的点胶高度设置为针头至槽底面0.8mm；起点至直线4的各个区间，分别写入点胶速度，以递增速度点胶，通过控制点胶的速度决定胶条大小。

进一步的，步骤S2、S4中，还包括结束点胶设定，倒数第2行直线与起点坐标设置一样，重合在同一个点，倒数第1行直线与倒数第2行直线长度设置为20mm，提前关胶距离为20mm。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：

本发明针对电极板提供了一套便于自动化生产的密封方法密封方式，其包括电极板点胶前的气密性检测、点胶前的固定、点胶过程设定、自动化点胶、烘烤、防胶条变形以及点胶后的气密性检测等操作步骤。本发明的点胶密封方式，相对于现有的注胶的方式，密封性较好，相比于设置密封圈的方式，自动化程度高，有利于大批量的生产，提高了生产效率。

并且，电极板的A面进行两次点胶，能形成两条并行的胶条，电极板的B面只进行一次点胶，形成一条胶条。当两块电极板相互贴合，并压紧后，电极板的A面与另一电极板的B面相接触，此时，B面的单胶条恰好能嵌入A面的双胶条之间的缝隙内，从而形成了面接触，相对于两单胶条的线接触，面接触的面积更大，能进一步提高两块电极板之间的密封性能。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种氢燃料电池电极板的双胶条点胶方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的一种用于固定电极板的固定治具的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种固定治具的结构示意图；

图4是图3所示固定治具另一角度的示意图；

图5是本发明实施例提供的一种直线点胶路径点胶设定的示意图；

图6是本发明实施例提供的一种T字型点胶路径点胶设定的示意图；

图7是本发明实施例提供的两块电极板贴合在一起的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参见图1，示出了本发明实施例提供的一种氢燃料电池电极板的双胶条点胶方法，其包括以下步骤：

S1、于电极板相对的A、B面分别安装上密封圈治具，在一定气压下(可根据不同材质的电极板设定相匹配的气压大小)，检测冷却道回路的气密性；确保点胶前的电极板上的冷却道回路自身的气密性达到要求。

S2、选用自身气密性合格的电极板进行点胶；点胶前，将电极板放置于固定治具上，电极板的A面朝上，固定治具启动并吸住电极板，然后，将固定治具及其上的电极板移至自动点胶机下方，启动自动点胶机按照密封轨迹对复合板的A面进行第一次点胶，形成第一胶条；接着，紧挨着第一胶条，参考第一胶条的走向，进行第二次点胶，形成第二胶条；其中，所述自动点胶机采用高精密螺杆阀点胶以及精密针头；点胶用的胶水为聚异丁烯，保存温度为-5℃～+10℃，避免阳光直射，使用前和使用后都要注意密封，拿出前解冻为常温才能打胶。

S3、将电极板放入烤箱烘烤，烘烤前，用承托件承托电极板，保证胶条不受挤压，保持原有形状；可根据不同材质的电极板，设定烘烤的参数，例如：当电极板为金属板时，放入烤箱烘烤的时间为90分钟，温度为140°；当电极板为石墨板时，放入烤箱烘烤的时间为90分钟，温度为130°；当电极板为复合板时，放入烤箱烘烤的时间为90分钟，温度为100°。

S4、再次将电极板放置于固定治具上，电极板的B面朝上，然后，将固定治具及其上的电极板移至自动点胶机下方，启动自动点胶机按照密封轨迹对复合板的B面进行点胶。

S5、再将电极板放入烤箱烘烤，烘烤前，用承托件承托复合板，保证胶条不受挤压，保持原有形状，烘烤参数的设定同上；。

S6、密封性检测，在一定气压下测量氧气道、氢气道、冷却道这三个回路的气密性。

上述固定治具的具体结构不作限定，下面，本实施例举例两种不同形式的固定治具。

请参见图2，为一种吸附式的固定治具1，适用于石墨板、复合板等具有一定厚度，但材质较脆的电极板。其包括工作平台11、至少一个利用文氏效应产生吸力的吸附装置12、若干承托条13以及移动模组14。

吸附装置12以及承托条13安装在所述工作平台11上，所述吸附装置12的吸力方向垂直向下。若干承托条13布设在所述吸附装置12的四周，围设成一矩形。所述若干承托条13的顶面与吸附装置12的顶面平齐，从而保证了电极板的平整。

具体的，相对的两条承托条3中，至少有一条承托条3以可拆卸的方式安装在所述工作平台1上，通过调节相对两条承托条2之间的间距，满足不同尺寸的材料。在实际操作中，相对的两条承托条3中，其中一条承托条3通过螺丝或磁吸的方式固定在工作平台1上。

工作平台1安装在所述移动模组4上，所述移动模组4能驱动所述工作平台1沿直线方向往复运动。

请参见图3及图4，为一种夹紧式的固定治具2，适用于金属板等机械强度较大，材料较薄的电极板，该固定治具2包括放置平台21、第一压板22以及第二压板23，所述放置平台21上开设有与胶条形状及尺寸相匹配的让位槽211，所述第一压板22夹紧电极板的周缘，所述第二压板23压紧电极板的中间区域。

所述第一压板22通过螺丝与放置平台21螺纹连接，夹紧电极板的周缘；所述第二压板23通过与放置平台21下的磁铁24相互磁吸，夹紧电极板的中间区域。

进一步的，所述步骤S2、S4中，还包括点胶路径设定、长度设定、高度设定、速度设定以及结束点设定。下面将结合两种不同的点胶路径分别详细说明：

对于直线的点胶路径，请参见图5，点胶路径划分为起点-直线1-直线2-直线3-直线4。其中，起点至直线1长度设置为5mm，直线1至直线2长度设置为8mm，直线2至直线3设置为8mm，直线3至直线4设置为8mm；起点高度设置为针头至复合板槽底面0.2mm，直线1的点胶高度设置为针头至槽底面0.8mm；起点至直线4的各个区间，分别写入点胶速度，以递增速度点胶，通过控制点胶的速度决定胶条大小。结束点设置：倒数第2行直线与起点坐标设置一样，重合在同一个点，倒数第1行直线与倒数第2行直线长度设置为20mm，提前关胶距离为20mm左右。

对于T字型的点胶路径，请参见图6，点胶路径划分为：起点-直线1-直线2-直线3-直线4。起点高度设置为针头至槽底面0.8mm，选择在长直线上设定位置。起点至直线1长度设置为3mm，直线1至直线2长度设置为5mm，直线2至直线3设置为5mm，直线3至直线4设置为5mm，起点至直线4的各个区间的长度需要根据整条线长度设定，速度设置：起点-直线4分别每行写入点胶速度，以递增速度点胶，通过控制点胶的速度决定胶条大小。结束点设置：起点和最后1条直线坐标与对应搭接线条中心线重合，点胶针头设定启用快速回拉。

本实施例针对电极板提供了一套便于自动化生产的密封方法密封方式，其包括电极板点胶前的气密性检测、点胶前的固定、点胶过程设定、自动化点胶、烘烤、防胶条变形以及点胶后的气密性检测等操作步骤。本发明的点胶密封方式，相对于现有的注胶的方式，密封性较好，相比于设置密封圈的方式，自动化程度高，有利于大批量的生产，提高了生产效率。

并且，请参见图7，电极板100的A面进行两次点胶，能形成两条并行的胶条101，电极板100的B面只进行一次点胶，只形成一条胶条102。当两块电极板100相互贴合，并压紧后，电极板100的A面与另一电极板100的B面相接触，此时，B面的胶条102恰好能嵌入A面的两条胶条101之间的缝隙内，从而形成了面接触，相对于两单胶条的线接触，面接触的面积更大，能进一步提高两块电极板100之间的密封性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种氢燃料电池电极板的双胶条点胶方法，其特征在于，至少包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的氢燃料电池电极板的双胶条点胶方法，其特征在于，所述固定治具包括工作平台、至少一个利用文氏效应产生吸力的吸附装置以及若干承托条，所述吸附装置以及承托条安装在所述工作平台上，所述吸附装置的吸力方向垂直向下；所述若干承托条布设在所述吸附装置的四周。

3.如权利要求2所述的氢燃料电池电极板的双胶条点胶方法，其特征在于，所述若干承托条围设成一矩形，所述若干承托条的顶面与吸附装置的顶面平齐；相对的两条承托条中，至少有一条承托条通过螺丝或磁吸的方式固定在所述工作平台上，通过调节相对两条承托条之间的间距，满足不同尺寸的材料。

4.如权利要求2或3所述的氢燃料电池电极板的双胶条点胶方法，其特征在于，所述固定治具还包括移动模组，所述工作平台安装在所述移动模组上，所述移动模组能驱动所述工作平台沿直线方向往复运动。

5.如权利要求1所述的氢燃料电池电极板的双胶条点胶方法，其特征在于，所述固定治具为包括放置平台、第一压板以及第二压板，所述放置平台上开设有与胶条形状及尺寸相匹配的让位槽，所述第一压板夹紧金属板的周缘，所述第二压板压紧金属板的中间区域；所述第一压板通过螺丝与放置平台螺纹连接，夹紧金属板的周缘；所述第二压板通过与放置平台下的磁铁相互磁吸，夹紧金属板的中间区域。

6.如权利要求1所述的氢燃料电池电极板的双胶条点胶方法，其特征在于，所述自动点胶机采用高精密螺杆阀点胶以及精密针头。

7.如权利要求1所述的氢燃料电池电极板的双胶条点胶方法，其特征在于，点胶用的胶水为聚异丁烯，保存温度为-5℃～+10℃，避免阳光直射，使用前和使用后都要注意密封，拿出前解冻为常温才能打胶。

8.如权利要求1所述的氢燃料电池电极板的双胶条点胶方法，其特征在于，所述步骤S3、S5中，当电极板为金属板时，放入烤箱烘烤的时间为90分钟，温度为140°；当电极板为石墨板时，放入烤箱烘烤的时间为90分钟，温度为130°；当电极板为复合板时，放入烤箱烘烤的时间为90分钟，温度为100°。

9.如权利要求1所述的氢燃料电池电极板的双胶条点胶方法，其特征在于，所述步骤S2、S4中，还包括点胶路径设定、高度设定以及速度设定；其中，点胶路径划分为起点-直线1-直线2-直线3-直线4，选择在长直线上设定位置；其中，起点至直线1长度设置为5mm，直线1至直线2长度设置为8mm，直线2至直线3设置为8mm，直线3至直线4设置为8mm；起点高度设置为针头至复合板槽底面0.2mm，直线1的点胶高度设置为针头至槽底面0.8mm；起点至直线4的各个区间，分别写入点胶速度，以递增速度点胶，通过控制点胶的速度决定胶条大小。

10.如权利要求9所述的氢燃料电池电极板的双胶条点胶方法，其特征在于，步骤S2、S4中，还包括结束点胶设定，倒数第2行直线与起点坐标设置一样，重合在同一个点，倒数第1行直线与倒数第2行直线长度设置为20mm，提前关胶距离为20mm。