一种燃料电池柔性石墨双极板浸渍设备及其实现方法技术

本发明专利技术涉及一种燃料电池柔性石墨双极板浸渍设备及其实现方法，所述浸渍设备包括真空系统、储液罐和浸渍罐，所述真空系统分别与储液罐和浸渍罐连接，所述储液罐和浸渍罐连接，述浸渍设备还包括与浸渍罐连接的加压装置，该加压装置用于将浸渍罐的压力提升至1

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池柔性石墨双极板浸渍设备及其实现方法


[0001]本专利技术涉及一种燃料电池，尤其是涉及一种燃料电池柔性石墨双极板浸渍设备及其实现方法。

技术介绍

[0002]燃料电池高效的将储存在燃料(如氢气、甲醇等)中的化学能转化为电能，是一种无碳排放、环境友好的发电方式。它的发电原理是在燃料电池内发生电化学反应，是将一个氧化还原反应分为燃料(如氢)的氧化和氧化剂(如氧)的还原两个半反应，中间用电解质膜分开，离子在电解质膜内迁移，电子通过外电路做功。燃料电池除了电解质膜外还有双极板、气体扩散层和催化剂层等部件。
[0003]目前，燃料电池所用的双极板工艺主要包括机加石墨、金属以及模压石墨等。
[0004]石墨是最早应用于的燃料电池双极板材料，石墨双极板具有良好的耐蚀性，与碳纤维扩散层之间有很好的亲和力等优点，可以满足燃料电池长期稳定运行的要求。但是，石墨的孔隙率大、力学强度较低、脆性大。另外，石墨板采用传统机加工，工艺繁琐、成本偏高、不利于批量生产。金属(铝、钛、镍、不锈钢)及其合金(铝合金、钛合金等)制备的双极板解决石墨板的脆性的缺点，适合批量化生产,缺点主要是抗腐蚀差、与电极扩散层接触电阻大，必须经过表面处理，造成成本上升。
[0005]模压石墨极板经过模压成型为带有一定流场的形状后，需要将其放入浸渍设备中浸渍树脂，浸渍过程中为了提高效果通常浸渍过程中还会对浸渍设备进行加压浸渍，通常加压压力由空压机来提供，但是空压机的常规最大输出压力为0.8Mpa，因此如何来提高浸渍设备的压力，从而采用高压力浸渍设工艺制备的模压石墨板提高模压石墨极板的强度，成为需要解决的技术问题。
[0006]经过检索中国专利CN201920097666.1公开了一种移动式石墨电极浸渍设备，包括移动平台和设于所述移动平台上的石墨电极浸渍设备，所述石墨电极浸渍设备包括浸渍炉、可活动地设于所述浸渍炉中的移动架以及与所述浸渍炉连接的储液罐，其中，所述移动平台包括载物台和安装于所述载物台底部的滚轮，所述浸渍炉还连接有用于抽真空的泵体，所述浸渍炉具有可翻转的炉盖。本技术技术方案通过将浸渍设备整体安装在移动平台上，使得浸渍设备可整体移动，当加工处理完一批石墨电极后，可移动至其他需要加工处理石墨电极的地方进行石墨电极的浸渍处理。有效地减少了浸渍设备的使用间隔期，提高了浸渍设备的使用效率。该专利设备主要为移动式浸渍设备，主要目的是提高设备的可移动特性，对于如何提高浸渍设备的浸渍压力，同时提升石墨板的性能，并未涉及。
[0007]中国专利CN202120445649.X公开了一种石墨浸渍装置，包括石墨浸渍罐体，所述石墨浸渍罐体的内部安装有储料槽，所述储料槽的上方安装有内密封盖，所述石墨浸渍罐体的上方安装有罐盖，所述罐盖的上方的两侧安装有进水口，所述石墨浸渍罐体的底部安装有排污口，所述石墨浸渍罐体的下方的两侧安装有U型调节保护罩，所述U型调节保护罩的两侧的上方安装有定位螺栓。该技术中的石墨浸渍罐体与U型调节保护罩通过铰链
铰接连接，且U型调节保护罩的前端设置为镂空结构，通过铰链便于将石墨浸渍罐体向下进行旋转，使石墨浸渍罐体处于横卧状态，这样更便于将内部残留的碎渣进行完全清理，比较省时省力，易于操作。该专利设备主要提供一种石墨浸渍装置，解决石墨浸渍过程中残留的石墨碎渣难以清理问题，对于如何提高浸渍设备的浸渍压力，同时提升石墨板的性能，并未涉及。
[0008]中国专利CN202110714363.1公开了一种柔性石墨双极板用导电浸渗胶水及其制备方法，包括以下步骤：对膨胀石墨进行压制处理、将压制后的膨胀石墨置于等静压设备的模具内压制得到带有流场的双极板，经过树脂浸渍、漂洗、热水固化和烘箱固化得到双极板。其浸渍过程中的压力为0.5MPa左右。当前模压石墨双极板浸渍设备主要有储液罐、浸渍罐、真空系统和空压机构成，而空压机通常可提供的压力为0～0.8MPa，因此浸渍设备通常可达到的最大压力为0.8MPa，而浸渍工艺过程中的加压压力影响了最终成品石墨双极板的最终性能，限制了其性能的提高。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种燃料电池柔性石墨双极板浸渍设备及其实现方法。
[0010]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0011]根据本专利技术的第一方面，提供了一种燃料电池柔性石墨双极板浸渍设备，包括真空系统、储液罐和浸渍罐，所述真空系统分别与储液罐和浸渍罐连接，所述储液罐和浸渍罐连接，所述浸渍设备还包括与浸渍罐连接的加压装置，该加压装置用于将浸渍罐的压力提升至1
‑
10MPa。
[0012]作为优选的技术方案，所述的加压装置为高压氮气瓶，通过高压氮气瓶给浸渍罐进行加压，将压力提升至1
‑
10Mpa，模压石墨双极板在1
‑
10MPa的高压力下进行加压浸渍，浸渍完成后进行固化即制得高强度高气密性的石板极板。
[0013]作为优选的技术方案，所述的高压氮气瓶压力可达到15Mpa。
[0014]作为优选的技术方案，所述的浸渍罐设计许用压力为15Mpa。
[0015]作为优选的技术方案，所述高压氮气瓶和真空系统通过管路连接浸渍罐。
[0016]作为优选的技术方案，所述的加压装置为分别与浸渍罐独立连接的液氮装置和高压气体装置，首先使用高压气体装置将浸渍罐气压提升至0.8MPa，然后启用液氮装置向浸渍罐内通入液氮，使得浸渍罐内的气压提升至5MPa以上。
[0017]作为优选的技术方案，所述的高压气体装置为空压机。
[0018]作为优选的技术方案，所述的浸渍设备的浸渍压力可在0～10Ma之间调节。
[0019]根据本专利技术的第二方面，提供了一种用于实现所述燃料电池柔性石墨双极板浸渍设备的实现方法，包括以下步骤：
[0020]步骤101，将模压石墨板坯料放入浸渍罐中，首先进行抽真空进行浸渍，结束后准备加压浸渍；
[0021]步骤102，通过高压氮气瓶向设备的浸渍罐进行加压，氮气瓶压力可高达15MPa，浸渍罐许用压力15MPa；
[0022]步骤103，然后浸渍罐的压力可在0～10Ma之间调节；
[0023]步骤104，将模压石墨双极板从浸渍罐中取出进行固化，最后制备出模压石墨双极板。
[0024]根据本专利技术的第三方面，提供了一种用于实现所述燃料电池柔性石墨双极板浸渍设备的实现方法，包括以下步骤：
[0025]步骤101，将模压石墨板坯料放入浸渍罐中，首先进行抽真空进行浸渍，结束后准备加压浸渍；
[0026]步骤102，通过高压气体装置使浸渍罐压力上升至0.8MPa左右，然后向浸渍罐设备内通入液氮提升压力至5MPa以上；
[0027]步骤103，然后浸渍罐的压力可在0～10Ma之间调节；
[0028]步骤104，将模压石墨双极板从浸渍罐中取出进行固化，最后制备出模压石墨双极板。
[0029]与现有技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池柔性石墨双极板浸渍设备，包括真空系统、储液罐和浸渍罐，所述真空系统分别与储液罐和浸渍罐连接，所述储液罐和浸渍罐连接，其特征在于，所述浸渍设备还包括与浸渍罐连接的加压装置，该加压装置用于将浸渍罐的压力提升至1
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10MPa。2.根据权利要求1所述的一种燃料电池柔性石墨双极板浸渍设备，其特征在于，所述的加压装置为高压氮气瓶，通过高压氮气瓶给浸渍罐进行加压，将压力提升至1
‑
10Mpa，模压石墨双极板在1
‑
10MPa的高压力下进行加压浸渍，浸渍完成后进行固化即制得高强度高气密性的石板极板。3.根据权利要求2所述的一种燃料电池柔性石墨双极板浸渍设备，其特征在于，所述的高压氮气瓶压力可达到15Mpa。4.根据权利要求2所述的一种燃料电池柔性石墨双极板浸渍设备，其特征在于，所述的浸渍罐设计许用压力为15Mpa。5.根据权利要求2所述的一种燃料电池柔性石墨双极板浸渍设备，其特征在于，所述高压氮气瓶和真空系统通过管路连接浸渍罐。6.根据权利要求1所述的一种燃料电池柔性石墨双极板浸渍设备，其特征在于，所述的加压装置为分别与浸渍罐独立连接的液氮装置和高压气体装置，首先使用高压气体装置将浸渍罐气压提升至0.8MPa，然后启用液氮装置向浸渍罐内通...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘超凡，李位位，李昂，张翼翀，甘全全，戴威，
申请(专利权)人：上海神力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：