燃料电池密封极板、制备方法以及燃料电池与流程

本发明涉及燃料电池，尤其涉及一种燃料电池密封极板、制备方法以及燃料电池。

背景技术：

1、燃料电池是一种利用燃料和氧化剂并直接将化学能转化为电能的器件。质子交换膜燃料电池（pemfc）是一种常见的燃料电池类型，具有工作温度低、启动快、比功率高、结构简单、操作方便等优点，在新能源汽车、固定发电站、航空、船舶等方面具有巨大的应用潜力。

2、质子交换膜燃料电池通常采用例如氢气的气体作为燃料，并采用例如空气或氧气的气体作为氧化剂。质子交换膜燃料电池中通常包括双极板、膜电极、集流板、端板、密封件和紧固件。密封性能是保证燃料电池的可靠性与安全性的最重要的因素之一。在一些密闭空间，如航空、水下应用场景，燃料电池对于密封要求较高，保证燃料电池不通过密封部位流动到燃料电池外部，造成密闭空间内氢气浓度过高，这样才能保证燃料电池的可靠性与安全性。

3、传统的燃料电池中通常具有设置于密封槽中的密封垫结构，密封垫抵接或者粘附于密封槽的槽底以实现密封。这种密封方式至少存在如下缺点：在胶水固化之前、密封垫与密封槽贴合后容易发生移位，导致密封垫与密封槽之间产生微气体通道，即密封效果较差，高压气体容易逐渐泄露。并且，密封垫在高温高压、酸性以及氧化性的工作环境中长时间运行之后，密封垫容易与密封槽分离，造成密封垫脱落，影响密封性能，即密封耐久性较差。此外，在通入较高压力的气体时，密封垫还容易因为压差而产生侧向移位，存在密封可靠性较差的问题。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述背景技术中的问题，提供一种能够提高密封垫的密封效果、密封耐久性以及密封可靠性的燃料电池密封极板。

2、为解决上述技术问题，第一方面，本公开提供了一种燃料电池密封极板，其包括燃料电池极板、密封垫和胶粘限位体；

3、所述燃料电池极板上设置有密封槽和第一限位沟槽，所述第一限位沟槽设置于所述密封槽之下且连通于所述密封槽；

4、所述密封垫设置于所述密封槽中，所述密封垫靠近所述密封槽的槽底壁的表面上设置有与所述第一限位沟槽对位的第二限位沟槽，所述胶粘限位体填充于所述第一限位沟槽和所述第二限位沟槽中。

5、在本公开的一些实施例中，所述第一限位沟槽的数量为有1个~10个。

6、在本公开的一些实施例中，所述燃料电池极板上设置有多个所述第一限位沟槽，所述密封垫靠近所述密封槽的槽底壁的表面上对应设置有多个所述第二限位沟槽。

7、在本公开的一些实施例中，各所述第一限位沟槽的延伸方向与所述密封槽的宽度方向相交，多个所述第一限位沟槽相间隔且在所述密封槽的宽度方向上依次设置。

8、在本公开的一些实施例中，所述第一限位沟槽在其深度方向上的截面面积为0.4mm2~5mm2；和/或，

9、所述第二限位沟槽在其深度方向上的截面面积为0.4mm2~5mm2。

10、在本公开的一些实施例中，沿着所述第一限位沟槽的槽口朝向其槽底壁的方向，所述第一限位沟槽的径向尺寸逐渐收缩；或者，

11、沿着所述第一限位沟槽的槽口朝向其槽底壁的方向，所述第一限位沟槽的径向尺寸保持不变。

12、在本公开的一些实施例中，所述第二限位沟槽的槽口在所述第一沟槽的槽口上的正投影与所述第一沟槽的槽口相重合。

13、在本公开的一些实施例中，所述密封垫为橡胶密封垫；和/或，

14、所述胶粘限位体为胶水固化后所形成的固体结构。

15、在本公开的一些实施例中，所述胶粘限位体还延伸设置于所述密封垫和所述密封槽的槽底壁之间。

16、第二方面，本公开还提供了一种燃料电池密封极板的制备方法，其包括如下步骤：

17、提供设置有密封槽和第一限位沟槽的燃料电池极板，所述第一限位沟槽设置于所述密封槽之下且连通于所述密封槽；

18、在所述第一限位沟槽中填充限位胶水，且所述限位胶水超过所述第一限位沟槽的槽口；

19、将具有第二限位沟槽的密封垫设置于所述密封槽中，使所述第二限位沟槽的槽口与所述第一限位沟槽的槽口对位设置，并使得所述限位胶水填入所述第二限位沟槽中；以及，

20、使所述限位胶水固化以形成位于所述第一限位沟槽和所述第二限位沟槽中的胶粘限位体。

21、在本公开的一些实施例中，提供所述燃料电池极板的步骤包括：在所述燃料电池极板的密封槽的槽底加工形成所述第一限位沟槽，加工形成所述第一限位沟槽的方式选自机械加工、激光烧蚀或化学刻蚀。

22、在本公开的一些实施例中，在所述第一限位沟槽中填充限位胶水的方式选自丝网印刷、点胶、喷涂或一体化注塑。

23、在本公开的一些实施例中，所述密封垫的材料包括硅橡胶、氟橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶和三元乙丙橡胶中的一种或多种；和/或，

24、所述限位胶水的材料包括硅橡胶、氟橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶和三元乙丙橡胶中的一种或多种。

25、在本公开的一些实施例中，使所述限位胶水固化的温度为20℃~150℃。

26、第三方面，本公开还提供了一种燃料电池，所述燃料电池包括多个如上述任一实施例所述的燃料电池密封极板，或者，所述燃料电池包括多个如上述任一实施例所述的制备方法制备得到的燃料电池密封极板，多个所述燃料电池密封极板依次并列设置，且相邻的两个所述燃料电池密封极板之间通过所述密封垫实现密封。

27、上述至少一个实施例中的燃料电池密封极板包括燃料电池极板、密封垫和胶粘限位体。其中，燃料电池极板的密封槽中进一步设置有第一限位沟槽，密封垫的表面对位设置有第二限位沟槽，第一限位沟槽和第二限位沟槽中填充有胶粘限位体。胶粘限位体兼具粘接作用和限位作用，两种作用相互配合并协同增效，能够显著改善密封垫的密封效果。一方面，胶粘限位体使得密封垫与密封槽之间通过非平面的方式粘接，接触面积较大，粘接强度较高，在贴合后不易发生移位，能够减少微气体通道的产生，从而获得较好的密封效果。并且，通过胶粘限位体的粘接和限位作用，即使在较高压力的气体环境中运行时，密封垫也不易产生侧向移位，密封可靠性较好。密封垫与密封槽之间也难以分离，具有较好的密封耐久性。

28、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

技术特征：

1.一种燃料电池密封极板，其特征在于，包括燃料电池极板、密封垫和胶粘限位体；

2.根据权利要求1所述的燃料电池密封极板，其特征在于，所述燃料电池极板上设置有多个所述第一限位沟槽，所述密封垫靠近所述密封槽的槽底壁的表面上对应设置有多个所述第二限位沟槽；

3.根据权利要求2所述的燃料电池密封极板，其特征在于，各所述第一限位沟槽的延伸方向与所述密封槽的宽度方向相交，多个所述第一限位沟槽相间隔且在所述密封槽的宽度方向上依次设置。

4.根据权利要求1~3任意一项所述的燃料电池密封极板，其特征在于，所述第一限位沟槽在其深度方向上的截面面积为0.4mm2~5mm2；和/或，

5.根据权利要求4所述的燃料电池密封极板，其特征在于，沿着所述第一限位沟槽的槽口朝向其槽底壁的方向，所述第一限位沟槽的径向尺寸逐渐收缩；或者，

6.根据权利要求1~3及5任意一项所述的燃料电池密封极板，其特征在于，所述密封垫为橡胶密封垫；和/或，

7.一种燃料电池密封极板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的燃料电池密封极板的制备方法，其特征在于，提供所述燃料电池极板的步骤包括：在所述燃料电池极板的密封槽的槽底加工形成所述第一限位沟槽，加工形成所述第一限位沟槽的方式选自机械加工、激光烧蚀或化学刻蚀；和/或，

9.根据权利要求7~8任意一项所述的燃料电池密封极板的制备方法，其特征在于，所述密封垫的材料包括硅橡胶、氟橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶和三元乙丙橡胶中的一种或多种；和/或，

10.一种燃料电池，其特征在于，所述燃料电池包括多个如权利要求1~6任意一项所述的燃料电池密封极板，或者，所述燃料电池包括多个如权利要求7~9任意一项所述的制备方法制备得到的燃料电池密封极板，多个所述燃料电池密封极板依次并列设置，且相邻的两个所述燃料电池密封极板之间通过所述密封垫实现密封。

技术总结
本公开提供了一种燃料电池密封极板、制备方法以及燃料电池。该燃料电池密封极板包括燃料电池极板、密封垫和胶粘限位体。燃料电池极板上设置有密封槽和第一限位沟槽，第一限位沟槽设置于密封槽之下且连通于密封槽。密封垫设置于密封槽中，密封垫靠近密封槽的槽底壁的表面上设置有与第一限位沟槽对位的第二限位沟槽，胶粘限位体填充于第一限位沟槽和第二限位沟槽中。通过胶粘限位体的粘接和限位作用，即使在较高压力的气体环境中运行时，密封垫也不易产生侧向移位，密封可靠性较好。密封垫与密封槽之间也难以分离，具有较好的密封耐久性。

技术研发人员：杨凤银,张国关,张科勋
受保护的技术使用者：冠驰新能科技（南京）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/30