CN1815783A - 双极板密封组件一次注胶成型的方法 - Google Patents

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沈建跃
曲平
康新
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Abstract

本发明公开了一种双极板密封组件的一次注胶成型的方法：首先在双极板的两面设置密封槽和贯通两面密封槽的注胶孔，并在密封槽上预留排气口；根据双极板结构形状制备一副模具，该模具具有与双极板上密封槽及注胶孔对应的密封圈型腔和注胶口；将双极板夹紧在模具中间，将密封材料注入模具的注胶口；待密封材料完全固化后开模，即得到注胶成型的双极板密封组件。本方法一次注胶成型，大大提高了工作效率，特别适合产品的工业化及规模化生产，加工后的两面密封组件密封性能更好，加工精度及产品的合格率都得到了提高。

Description

双极板密封组件一次注胶成型的方法
一、技术领域
本发明涉及一种燃料电池领域的加工方法，具体地说是一种燃料电池的双极板密封组件一次注胶成型的方法。
二、背景技术
燃料电池是一种将氢和氧的化学能通过电极反应直接转换成电能的装置。这种装置的最大特点是由于反映过程中不涉及到燃烧，因此其能量转换效率不受“卡诺循环”的限制，大部分类型的燃料电池的效率高达50％-60％，通过对余热的二次利用，总效率可高达80％-85％，作为动力源，其实际能源利用效率是普通内燃机的2-3倍。其工作过程中几乎不产生污染，功率范围从几瓦到数兆瓦，应用范围十分广大。
燃料电池的类型有多种，其中质子交换膜燃料电池具有低温操作、快速启动、功率密度高的优点，被公认为最有前途，能替代内燃机、蓄电池成为电动汽车的理想动力源和军用民用的便携电源，市场极为广泛。
质子交换膜燃料电池单体主要包括膜电极和极板。电池单体的中间是膜电极，由质子交换膜和气体扩散层、催化剂组成，膜电极两侧是极板，电化学反应生成的电子通过极板即可引出至外电路。阳极极板的导流孔和导流槽提供氢气燃料，阴极极板则提供空气为氧化剂。在阳极氢气经催化反应产生氢正离子(质子)，质子交换膜帮助氢正离子迁移到阴极。在阴极空气中的氧经催化反应得到电子形成负离子，与迁移过来的氢正离子反应生成水。在整个电化学反应中，极板引出的电流正是燃料电池的发电结果。多个电池单体根据需要串联，组成不同功率的电池组(电堆)。在电池组中，极板串联叠加，其一面作为阳极导流面，另一面可作为相邻单体电池的阴极导流面，这种极板称为双极板。也有一种双极板由两块阴、阳极板粘合而成，中间粘接处制成空气或水的冷却流槽。
为防止气体特别是氢气的泄漏，双极板的两面都必须安装密封组件。现有的方法是先行制好的密封圈或密封垫片，再用胶水固定在双极板的两面成为双极板密封组件。该方法效率低，且依靠手工操作，对操作者的技能要求较高，造成产品的品质不稳定，合格率较低，不符合大规模机械化生产的要求。
三、发明内容
1、发明目的：本发明的目的是提供一种操作简单、品质稳定，适应产品大批量生产的双极板两面密封组件一次注胶成型的方法。
2、发明内容：本发明是通过以下技术方案实现上述目的：
一种双极板密封组件一次注胶成型的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
(1)在双极板本体的两面设置密封槽以及与两面的密封槽都相通的注胶孔，并在密封槽上预留有排气口；密封槽是使密封材料在槽内固化并形成适应密封要求的固定形状，排气口则是当槽内注入密封材料时使槽内原有的空气及时排出，既有利于注胶材料的流动，也使固化后的密封组件中不会残余影响密封质量的气泡；
(2)根据双极板的形状制备一副模具，该模具具有与双极板上的密封槽及注胶孔对应的密封圈型腔和注胶口；
(3)使用模具夹紧双极板，将密封材料注入模具的注胶口；模具将双极板夹紧后，在密封圈型腔与密封槽之间即形成一个封闭的空间，密封材料从模具注胶口注入后，首先进入对应的双极板注胶孔，再沿密封槽流动，最终注满密封槽与密封圈型腔之间的空间，其中的空气由排气口排出；
(4)待密封材料完全固化后开模，即得到注胶成型的双极板密封组件成品。
为使密封胶快速固化，可对上述步骤(2)的模具进行加热，为此在模具上设有加热管。
上述步骤(3)中的密封材料，是燃料电池运行条件下性能稳定的密封材料，可以是聚酰亚胺、聚脂、橡胶、聚胺脂、硅胶其中的单组分的粘胶材料，也可以是其中的双组分或多组分的粘胶材料。
3、有益效果：本发明与现有技术相比具有以下优点：(1)改变了在原有极板上采用胶水固定密封圈的工艺，采用一次注胶成型的方法，大大提高了工作效率，特别适合产品的工业化及规模化生产；(2)经加热固化后，双极板的两面的密封组件同时一次成型，因注胶孔是相通的，两面密封组件的根部相连，当密封材料冷却固化后，内应力使两面的密封圈紧贴双极板，相对于采用胶水固定密封圈的方法提高了密封性能；(3)传统工序中固定密封圈都是采用手工完成，存在产品合格率较低的问题，本发明采用模具注胶，大大提高了加工精度及产品的合格率。
四、具体实施方式
本发明所述的一种双极板密封组件一次注胶成型的方法，该方法包括以下步骤：
(1)在双极板本体的两面设置密封槽以及与两面的密封槽都相通的注胶孔，并在密封槽上预留有排气口；密封槽是使密封材料在槽内固化并形成适应密封要求的固定形状，排气口则是当槽内注入密封材料时使槽内原有的空气及时排出，既有利于注胶材料的流动，也使固化后的密封组件中不会残余影响密封质量的气泡；
(2)根据双极板的形状制备一副模具，该模具具有与双极板上的密封槽及注胶孔对应的密封圈型腔和注胶口；
(3)使用模具夹紧双极板，将密封材料注入模具的注胶口；模具将双极板夹紧后，在密封圈型腔与密封槽之间即形成一个封闭的空间，密封材料从模具注胶口注入后，首先进入对应的双极板注胶孔，再沿密封槽流动，最终注满密封槽与密封圈型腔之间的空间，其中的空气由排气口排出；
(4)待密封材料完全固化后开模，即得到注胶成型的双极板密封组件成品。
为使密封胶快速固化，可对上述步骤(2)的模具进行加热，为此在模具上设有加热管。
上述步骤(3)中的密封材料，是燃料电池运行条件下性能稳定的密封材料，可以是聚酰亚胺、聚脂、橡胶、聚胺脂、硅胶其中的单组分的粘胶材料，也可以是其中的双组分或多组分的粘胶材料。

Claims (3)

1、一种双极板密封组件一次注胶成型的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
(1)在双极板本体的两面设置密封槽和贯通两面密封槽的注胶孔，并在密封槽上预留排气口；
(2)根据双极板的结构形状制备一副模具，该模具具有与双极板上密封槽及注胶孔相对应的密封圈型腔和注胶口；
(3)将模具夹紧双极板，将密封材料注入模具的注胶口；
(4)待密封材料完全固化，开模，即得注胶成型的双极板密封组件成品。
2、根据权利要求1所述的双极板密封组件一次注胶成型的方法，其特征是：在步骤(2)所述的模具上设有加热管。
3、根据权利要求1所述的双极板密封组件一次注胶成型的方法，其特征是：在步骤(3)所述的密封材料是聚酰亚胺、聚脂、橡胶、聚胺脂、硅胶其中的一种或多种的组合。
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