CN215473351U - 一种用于燃料电池双极板的真空热压治具以及真空热压机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于燃料电池双极板的真空热压治具以及真空热压机，包括具有限位腔体的治具本体，以及至少1个与电源电连接的导电加热布，其中，所述限位腔体用于放置极板堆叠体，所述极板堆叠体包括堆叠放置的多组双极板，至少1个相邻组的双极板之间设有导电加热布，且该导电加热布与极板表面之间绝缘电接触；本实用新型能够对多组双极板同时进行真空热压处理，在大规模生产中增加产量，降低功耗和设备成本，提高所述极板堆叠体内温度的均匀性，还可以进一步提升双极板真空热压工艺的加热速度，加快了每个双极板批次的生产周期。

Description

一种用于燃料电池双极板的真空热压治具以及真空热压机

技术领域

本实用新型涉及一种燃料电池的制造工装，具体涉及一种用于燃料电池双极板的真空热压治具，本实用新型还涉及了该真空热压治具应用的真空热压机。

背景技术

双极板是燃料电池电堆的主要部件，通常由阳极板和阴极板粘接密封成型；其中，阳极板和阴极板的外表面分别和膜电极进行密封堆叠接触组成氧化剂、还原剂和各反应生成物的流动通道，同时阳极板和阴极板之间设有用于通入冷却介质的冷却通道。因此，确保对双极板内部冷却通道的密封同样是设计和组装燃料电池电堆的一个关键，决定着燃料电池电堆的性能和使用寿命。

进一步来说，真空热压设备作为实现燃料电池双极板的主要装置，其工作过程主要为：将堆叠的阳极板和阴极板在真空热压设备提供的真空加热环境下实现密封压合。然而，申请人发现，如果直接在真空热压设备内的真空腔体内进行极板堆叠，操作便利性差且也不利于对极板的堆叠精度；本申请人还发现：在真空状态下，由于无法通过空气传热，只能通过真空热压设备内加热板的接触式传热，如果堆叠的极板过多，无法确保加热均匀性，不利于双极板的密封质量；而为了确保加热均匀性，只能在真空热压设备内一次压合少量双极板，不利于双极板的真空热压效率。

为此，本申请人希望寻求技术方案对以上技术问题进行改进。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种用于燃料电池双极板的真空热压治具以及真空热压机，能够对多组双极板同时进行真空热压处理，在大规模生产中增加产量，降低功耗和设备成本，提高极板堆叠体中的温度均匀性，还可以进一步提升双极板真空热压工艺的加热速度，加快了每个双极板批次的生产周期。

一种用于燃料电池双极板的真空热压治具，包括具有限位腔体的治具本体，以及至少1个与电源电连接的导电加热布，其中，所述限位腔体用于放置极板堆叠体，所述极板堆叠体包括堆叠放置的多组双极板，至少1个相邻组的双极板之间设有导电加热布，且该导电加热布与极板表面之间绝缘电接触。

优选地，所述导电加热布设有与电导线电连接的连接口。

优选地，每个或每几个相邻组的双极板之间均设有导电加热布。

优选地，所述导电加热布包括位于中间的导电纤维层和位于上下表面的绝缘导热层，所述绝缘导热层与导电纤维层复合为一体。

优选地，所述治具本体包括固定安装为一体的限位底座以及位于所述限位底座四周的限位部。

优选地，所述限位部采用与极板四周限位配合的限位柱体或限位壁。

优选地，所述治具本体还包括与限位部可选择性安装连接的压力块，用于对极板堆叠体提供预紧力，避免极板堆叠体发生形变。

优选地，每组双极板包括阳极板和阴极板，在阳极板和阴极板堆叠接触面的密封区域设置密封胶，在阳极板和阴极板堆叠接触面的流道区域上设置间隔支撑物，通过间隔支撑物避免阳极板和阴极板之间产生密封胶接触。

优选地，所述极板的材质为硅或金属或石墨或复合材料。

优选地，一种真空热压机，包括可抽真空的真空腔体，将如上所述的真空热压治具安装在所述真空腔体内，且所述真空腔体设有用于真空密封的电连接端。

还需要说明是,本申请涉及的密封胶可以优选采用适合丝网印刷的加热固化胶，如硅橡胶、环氧胶或双组分密封胶等，选用的密封胶应具有很长的操作时间，不会在室温环境下改变其物化性能；更优选的密封结构优选方案可以直接参见CN112002922A，本申请对此没有创新的内容。

本实用新型的优点在于：可预先对多个极板进行精准限位式堆叠得到极板堆叠体，然后将真空热压治具安装在真空热压机内，通过对导电加热布的通电加热，可实现多组双极板在真空状态下的均匀加热和固化，确保各组双极板的堆叠，能够对多组双极板同时进行真空热压处理，在大规模生产中增加产量，降低功耗和设备成本，此外，通过采用本实用新型提供的真空热压治具用于双极板的真空热压，可以进一步提升双极板真空热压工艺的加热速度，加快了每个双极板批次的生产周期。

附图说明

图1是本申请具体实施方式下真空热压治具的结构示意图(每个相邻组的双极板之间均设有导电加热布)；

图2是图1中极板堆叠体的剖面结构图；

图3是图2中A处结构放大图；

图4是本申请具体实施方式下导电加热布的剖面结构图；

图5是本申请具体实施方式下真空热压治具的结构示意图(每2个相邻组的双极板之间均设有导电加热布)；

图6是本申请具体实施方式下真空热压治具的结构示意图(每1个结合每2个相邻组的双极板之间间隔式设有导电加热布)。

具体实施方式

本实用新型实施例公开了一种用于燃料电池双极板的真空热压治具，包括具有限位腔体的治具本体，以及至少1个与电源电连接的导电加热布，其中，限位腔体用于放置极板堆叠体，极板堆叠体包括堆叠放置的多组双极板，至少1个相邻组的双极板之间设有导电加热布，且该导电加热布与极板表面之间绝缘电接触。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

请参见图1并结合图2和图3所示，一种用于燃料电池双极板的真空热压治具1，包括具有限位腔体的治具本体11，以及至少1个与电源电连接的导电加热布13，其中，限位腔体用于放置极板堆叠体2，极板堆叠体2包括堆叠放置的多组双极板，至少1个相邻组的双极板之间设有导电加热布13，且该导电加热布13与极板表面之间绝缘电接触；优选地，在本实施方式中，每个相邻组的双极板之间均设有导电加热布13；当然地，请参见图5所示，在其他实施方式中，可以选择在每2个相邻组(或更多个相邻组)的双极板之间设置导电加热布13，也可以选择这样的设置方式：在其中1个相邻组的双极板之间设置导电加热布13，以及其中2个相邻组的双极板之间设置导电加热布13，以此成交替间隔状设置；这都是本领域技术人员基于本申请的记载内容可做出的常规技术选择，均属于本申请可实施的范围。

优选地，在本实施方式中，每组双极板包括阳极板21和阴极板22，在阳极板21和阴极板22堆叠接触面的密封区域设置密封胶，在阳极板21和阴极板 22堆叠接触面的流道区域上设置间隔支撑物23，通过间隔支撑物23避免阳极板21和阴极板22之间产生密封胶接触，在后续真空热压时，间隔支撑物23熔化进入双极板的冷却通道(图未示出)，双极板实现密封固化，可进一步利于本实施例双极板的密封可靠性和耐久性；

优选地，在本实施方式中，导电加热布13设有与电导线电连接的连接口 14；请进一步参见图4所示，导电加热布13包括位于中间的导电纤维层13a(采用具有导电性的纤维或丝状材料)和位于上下表面的绝缘导热层13b，绝缘导热层13b与导电纤维层13a复合为一体。需要说明的是，本申请涉及的导电加热布13可直接从市场上直接采购得到；进一步优选地，在具体实施时，导电加热布13要求表面平整、厚度均匀，并且表面绝缘；优选地，导电加热布13 的导电纤维层13a采用碳纤维材质，具有较好的电阻均匀性，且在纵向具有一定的弹性，当然也可以采用其他合适材质的导电加热布，本实施例不做唯一限定；具体优选地，在压力下，导电加热布13的弹性形变应明显大于双极板在自由状态下由于不平整而造成的双极板之间的间隙，确保双极板的堆叠质量。

优选地，为了便于加工以及堆叠操作，在本实施方式中，治具本体11包括固定安装为一体的限位底座11a以及位于限位底座11a四周的限位部；具体优选地，限位部采用与极板堆叠体2(即为堆叠的多个极板)四周限位配合的限位柱体11b，在其他实施方式中，限位部也可以采用限位壁形状或其他合适的限位形状，本实施例对此不做唯一限定；治具本体11还包括与限位柱体11b 可选择性安装连接的压力块11c，用于对极板堆叠体2提供预紧力，避免极板堆叠体2发生形变。

需要说明的是，本实施例中的极板21，22材质为硅极板，也可以为金属极板或石墨极板或其他复合材质极板，本实施例对此没有特别限定。

本实施例还提出了一种真空热压机(图未示出)，包括可抽真空的真空腔体，将如上的真空热压治具1安装在真空腔体内，且真空腔体设有用于真空密封的电连接端。

还需要说明的是,本实施例涉及的密封胶可以优选采用适合丝网印刷的加热固化胶，如硅橡胶、环氧胶或双组分密封胶等，选用的密封胶应具有很长的操作时间，不会在室温环境下改变其物化性能；更优选的密封结构优选方案可以直接参见CN112002922A，本实施例对此没有创新的内容。

本实施例可预先对多个极板21，22进行精准限位式堆叠得到极板堆叠体 2，然后将真空热压治具1安装在真空热压机内，通过对导电加热布13的通电加热，可实现多组双极板在真空状态下的均匀加热和固化，确保各组双极板的堆叠，能够对多组双极板同时进行真空热压处理，在大规模生产中增加产量，降低功耗和设备成本，此外，通过采用本实施例提供的真空热压治具1用于双极板的真空热压，可以进一步提升双极板真空热压工艺的加热速度，加快了每个双极板批次的生产周期。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种用于燃料电池双极板的真空热压治具，其特征在于，包括具有限位腔体的治具本体，以及至少1个与电源电连接的导电加热布，其中，所述限位腔体用于放置极板堆叠体，所述极板堆叠体包括堆叠放置的多组双极板，至少1个相邻组的双极板之间设有导电加热布，且该导电加热布与极板表面之间绝缘电接触。

2.根据权利要求1所述的用于燃料电池双极板的真空热压治具，其特征在于，所述导电加热布设有与电导线电连接的连接口。

3.根据权利要求1所述的用于燃料电池双极板的真空热压治具，其特征在于，每个或每几个相邻组的双极板之间均设有导电加热布。

4.根据权利要求1或3所述的用于燃料电池双极板的真空热压治具，其特征在于，所述导电加热布包括位于中间的导电纤维层和位于上下表面的绝缘导热层，所述绝缘导热层与导电纤维层复合为一体。

5.根据权利要求1所述的用于燃料电池双极板的真空热压治具，其特征在于，所述治具本体包括固定安装为一体的限位底座以及位于所述限位底座四周的限位部。

6.根据权利要求5所述的用于燃料电池双极板的真空热压治具，其特征在于，所述限位部采用与极板四周限位配合的限位柱体或限位壁。

7.根据权利要求5所述的用于燃料电池双极板的真空热压治具，其特征在于，所述治具本体还包括与限位部可选择性安装连接的压力块，用于对极板堆叠体提供预紧力，避免极板堆叠体发生形变。

8.根据权利要求1所述的用于燃料电池双极板的真空热压治具，其特征在于，每组双极板包括阳极板和阴极板，在阳极板和阴极板堆叠接触面的密封区域设置密封胶，在阳极板和阴极板堆叠接触面的流道区域上设置间隔支撑物，通过间隔支撑物避免阳极板和阴极板之间产生密封胶接触。

9.根据权利要求1所述的用于燃料电池双极板的真空热压治具，其特征在于，所述极板的材质为硅或金属或石墨或复合材料。

10.一种真空热压机，包括可抽真空的真空腔体，其特征在于，将权利要求1-9之一所述的真空热压治具安装在所述真空腔体内，且所述真空腔体设有用于真空密封的电连接端。

Images