本发明涉及一种涂胶效率高、固化时间短,粘结效果好的PEM燃料电池双极板粘结方法。
背景技术:
PEM燃料电池是燃料电池的一种,是新型的能源处理方式,具有工作温度低、无污染、无腐蚀、比功率大、启动迅速等优点,已经成为能源领域研究的热点之一。PPEM燃料电池主要工作过程为:一、氢气和氧气通过双极板,分别到达阳极和阴极,并透过扩散层到达催化层;二、在阳极催化剂的作用下,氢气解析为氢离子和电子,氢离子以水合质子的形式,在质子交换膜中从一个磺酸基转移到另一个磺酸基,最后到达阴极;三、在阴极催化剂的作用下,氧气与氢离子、电子反应生成水。构成PEM燃料电池的关键部件是电极、质子交换膜和双极板。其中双极板又称集流板,包括阴极板和阳极板。阴极板和阳极板中间是冷却通道,承担着整个燃料电池的散热和排水功能。阴极板和阳极板之间良好的粘结是PEM燃料电池高效运行的保障。目前PEM燃料电池双极板的粘结方法主要是人工涂胶,室温固化。
人工涂胶具有以下不足:一、涂胶效率低,在双极板粘结区域涂胶,涂胶速度慢,人工成本大。二、涂胶量很难控制,涂胶量过少会导致粘结效果不好,易造成漏气;涂胶量过多,会导致胶流到双极板内部或边缘,一方面会阻塞双极板流道,影响双极板的排水和散热,另一方面会影响双极板的测试、美观。此外涂胶量过多还会使涂胶厚度大,导致双极板电阻增大。
室温固化不足之处是固化时间长,一般超过12小时,会导致整个双极板密粘结操作时间长,不适于产品的工业化和规模化生产。
技术实现要素:
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的不足,提供了一种涂胶效果好,可大幅度缩短双极板粘结操作时间的PEM燃料电池双极板粘结方法。
为了达到本发明的目的,技术方案如下:
(1)采用静电除尘器清除双极板的阴极板和阳极板的灰尘;
(2)根据双极板粘结区域的形状,在全自动双组份喷涂机控制器上设计相应的喷涂图案,安装双组份胶,设置合适的出胶量,启动全自动双组份喷涂机,将双组份胶喷涂在双极板待粘结的区域;
(3)将喷完胶的阴极板和阳极板对合,放在热压机上热压;
(4)进一步,热压温度为60~120℃;
(5)进一步,热压压力为0.1~0.6MPa;
(6)进一步,热压时间为20min~120min;
(7)双极板热压之后,冷却,得到粘结好的双极板。
(8)所述的粘结胶为2020DST双组份胶,该双组份胶包括A组分和B组分,其中A组分为环氧树脂,组分为B固化剂,使用时,A组份和B组份的质量比为(1.2~3):1。
(9)所述的粘结胶的厚度为5~50μm。
本发明具有的有益效果:
(1)改变了人工在双极板粘结区域涂胶的方法,采用全自动双组份喷涂机喷涂方法,大大提高了胶的喷涂效果和效率,降低了人工成本,适合产品的工业化和规模化生产。(2)采用热压机热压,缩短了双组份胶的固化时间,从而缩短了双极板粘结操作的时间。(3)密封胶厚度均匀且薄,降低了双极板的接触电阻,提高了双极板的导电性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述,但本发明的保护范围不仅仅局限于实施例。
实施例1
(1)采用除尘器清除双极板的阴极板和阳极板上的灰尘,有利于双组份胶在双极板密封槽上的吸附;
(2)根据双极板粘结区域的形状,在全自动双组份喷涂机控制器上设计相应的喷涂图案,安装双组份胶,启动全自动双组份喷涂机,将双组份胶喷涂在阴极板和阳极板的粘结区域;
(3)将喷涂完胶的阴极板和阳极板对合,放在热压机上,设置热压温度为90℃,压力为0.15MPa,热压时间30min;
(4)双极板热压之后,冷却,得到粘结好的双极板。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案,因此,尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明,但是,本领域的普通技术人员应当理解,仍然可以对本发明进行修改或等同替换,而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进,其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。