燃料电池双极板密封方法、专用设备及燃料电池

技术领域

本发明涉及双极板密封领域，具体地，涉及燃料电池双极板密封方法、专用设备及燃料电池。

背景技术

燃料电池电堆是双极板和膜电极重复层叠组合而成。双极板与膜电极之间必须要有严格的密封，密封不良会导致氢气泄露，降低氢的使用率，影响燃料电池的效率，严重时会导致电池无法工作，影响电池寿命。高压高功率密度燃料电池具有产气压力大的特点，因此对气体密封的要求更为严格。

当前双极板与膜电极的密封常用两种方式：

1、密封条成型后黏贴到双极板：密封条在注射/模压成型时容易发生收缩现象，影响密封条的尺寸精度，同时密封条黏贴时与极板的定位精度导致密封条在双极板槽中位置存在偏差等问题目前均会影响电堆的密封，同时这种方式两个面需要分开黏贴，效率较低。

2、密封材料直接成型到双极板上：密封材料直接成型到极板，因此对极板的设计要求极高，同时模具与极板需要形成密封以确保高温液体材料冲击到流道的风险，同时模具极容易磕碰双极板镀层以及把极板压变形。

3、这两种方式极板与密封条之间的定位和零件取放产生的变形之间的矛盾无法克服。

综上，需要提供一种可以同时在双极板两侧精确粘贴密封条的方法，并克服极板与密封条之间的定位和零件取放产生的变形之间的矛盾。目前现有技术未能对上述问题提供解决方案，参考如下：

专利文献CN101499532B涉及一种用于燃料电池极板的金属压条密封部。在金属薄板上面形成的细长的突出部，突出部包括第一侧面和间隔开的第二侧面，且呈弧形的上部密封表面被设置在第一侧面与第二侧面之间，其中至少第一半径和第二半径定义出第一侧面，至少一个半径和冠部宽度定义出上部密封表面，并且至少第一半径和第二半径定义出第二侧面，其中金属薄板具有第一表面和第二表面，第一半径从第一表面向第一侧面过渡，第二半径从上部密封表面向第二表面过渡。

专利文献CN111564645A公开了一种金属极板燃料电池的密封件及金属极板燃料电池，燃料电池包含：金属极板和催化层；密封件设于金属极板和催化层之间；密封件包含：胶粘层和密封层；密封层通过胶粘层与金属极板粘接；密封层具有三个以上的突起，突起朝背离胶粘层的方向凸出；催化层和密封层压贴，使相邻的突起之间形成密封腔体。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种燃料电池双极板密封方法、专用设备及燃料电池。

根据本发明提供的一种燃料电池双极板密封方法，包括以下步骤：

步骤S1，密封条成型模具的上模和下模之间安置可移动过渡板后，所述密封条成型模具闭合并成型出密封条；

步骤S2，打开所述密封条成型模具，取出所述可移动过渡板，所述密封条保留在所述密封条成型模具的上模和下模上；

步骤S3，在极板上涂好粘结剂后，将极板通过所述下模的定位装置定位安装在所述下模上；

步骤S4，闭合所述密封条成型模具，所述定位装置收缩下沉；

步骤S5，打开所述密封条成型模具，所述上模和所述下模的密封条均粘接在所述极板上；

步骤S6，取出粘接好后的所述极板，所述定位装置复位，再将所述可移动过渡板通过所述定位装置安置在所述下模上。

优选地，所述上模和所述下模平行，所述上模允许向所述下模一侧移动；

所述下模上安装所述定位装置。

优选地，当所述密封条成型时，所述下模上安置所述可移动过渡板，所述可移动过渡板通过所述定位装置定位；

所述可移动过渡板分别与所述上模和所述下模之间成型所述密封条。

优选地，所述可移动过渡板两侧设置多个凹槽，所述凹槽形状与所述密封条相适配。

优选地，当粘接所述密封条时，所述下模上安置所述极板，所述极板上设置通孔，所述极板通过所述通孔适配所述定位装置进行定位。

优选地，所述定位装置包括：定位销、导向套、导板以及气缸；

所述下模内安装所述导向套，所述定位销穿过所述导向套并允许沿所述导向套内侧滑动；

所述定位销安装在所述导板上，所述导板连接所述气缸输出端。

优选地，所述导板和所述导向套之间安装弹簧。

优选地，所述定位销和所述导向套之间设置0.03-0.1mm间隙。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明可以将阴阳极板密封条同时精确贴在极板上，同时通过定位装置保证定位精度和取放件不使零件发生变形；

2、本发明在密封条成型后直接粘贴在极板上，无需取出密封条后在逐个粘贴，节约了操作时间，提高效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为密封方法原理图；

图2为定位装置的结构示意图(一)；

图3为定位装置的结构示意图(二)；

图中所示：

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

如图1所示，本实施例包括：密封条2、上模3、下模4以及极板5：上模3和下模4平行，上模3允许向下模4一侧移动，下模4上安装定位装置。当密封条2成型时，下模4上安置可移动过渡板1，可移动过渡板1通过定位装置定位，可移动过渡板1分别与上模3和下模4之间成型密封条2。可移动过渡板1两侧设置多个凹槽，凹槽形状与密封条2相适配。当粘接密封条2时，下模4上安置极板5，极板5上设置通孔，极板5通过通孔适配定位装置进行定位。

具体密封步骤为：

步骤S1，密封条成型模具的上模3和下模4之间安置可移动过渡板1后，密封条成型模具闭合并成型出密封条2；步骤S2，打开密封条成型模具，取出可移动过渡板1，密封条2保留在密封条成型模具的上模3和下模4上；步骤S3，在极板5上涂好粘结剂后，将极板5通过下模4的定位装置定位安装在下模4上；步骤S4，闭合密封条成型模具，定位装置收缩下沉；步骤S5，打开密封条成型模具，上模3和下模4的密封条2均粘接在极板5上；步骤S6，取出粘接好后的极板5，定位装置复位，再将可移动过渡板1通过定位装置安置在下模4上。

实施例2

如图2所示，本实施例为定位装置的第一种结构，包括：定位销6、导向套7、导板8、气缸9、弹簧10以及驱动插刀11；

下模4内安装导向套7，定位销6和导向套7之间设置0.03-0.1mm间隙，定位销6穿过导向套7并允许沿导向套7内侧滑动。定位销6安装在导板8上面，可以随着导板8的升降而上下移动。导板8下面安装斜导板，斜导板左侧是平板，右侧是高出平板的斜面板，当定位销6收缩时，导板8就落在斜导板的平板上，当定位销6需要伸出时，斜导板就会左移，同时导板8就会沿着斜面板的斜面逐渐抬起。斜导板的下方连接驱动插刀11，驱动插刀11连接着气缸9的输出端，用于带动斜导板移动。导板8和导向套7之间安装弹簧10。

目前现有技术主要为：密封条成型后黏贴到双极板和密封材料直接成型到双极板上。这两种方式存在以下问题：

密封条成型后黏贴到双极板：密封条与双极板的相对位置无法精确保证，密封条成型后易缩水等导致密封条尺寸整体上偏差，黏贴后密封条在双极板的槽内部就会存在至少0.2-0.3mm左右的偏差，在电堆装配时密封条产生错位，影响电堆的性能以及电堆的气密性；另外，为了尽可能的保证密封条与双极板的相对位置，采用定位销与孔的配合间隙单边间隙在0.1mm时，黏贴后取出双极板时，密封条在双极板的槽内部就会存在至少0.2mm的偏差，且双极板容易卡在定位销上导致零件发生变形。

密封材料直接成型到双极板上：密封材料直接成型在极板上，密封材料在液态下成型需几十兆帕的压力，而模具与极板需要紧紧的贴死，而实际情况往往需要增加压合面来保证，但这种方式会导致极板面积增加3-4％，将会降低电堆的体积功率密度；另外，为了保证液态的密封材料不溢出，需要极大的锁模力压住极板进行密封，该锁模力预计在几十吨，因此与极板镀层容易被模具压伤，从而影响双极板的腐蚀寿命，同时双极板上受到极大的压力，容易使双极板发生塑性变形，影响整体尺寸。

对于本实施例，密封条2单独成型后，密封条2仍在模具的腔体中，此时不会发生尺寸变化，在此基础上黏贴后尺寸就固定在极板5上；通过模具上的可移动过渡板1，可以使密封黏贴后相对位置偏差在0.1mm以内，而且取件时不会使极板5零件发生变形；在密封条2单独成型后极板5放入模具中，无需增加压合面来保证液态材料的密封，因此不会额外的增加极板5面积，不会影响电堆体积功率密度；由于密封条2成型后，极板5放入模具中，极板5与模具不会发生接触，因此极板5镀层能够保证完好无缺；由于密封条2成型后，极板5受力区域只有密封条2位置且黏贴时密封压缩的力不到成型锁模力的1％，且其他区域不会接触到极板5，因此不会产生因密封黏贴导致极板5的变形。

实施例3

如图3所示，本实施例为定位装置的第二种结构，包括：定位销6、导向套7、导板8以及气缸9；

下模4内安装导向套7，定位销6和导向套7之间设置0.03-0.1mm间隙，定位销6穿过导向套7并允许沿导向套7内侧滑动；定位销6安装在导板8上并随导板8共同移动，导板8连接气缸9输出端并通过气缸9驱动进行升降，气缸9输出端的移动方向与定位销6轴心线方向相同。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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申请和简化描述，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申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。