一种密封结构、燃料电池及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种密封结构、燃料电池及其制作方法。所述密封结构包括：基材层，所述基材层包括相反的第一表面和第二表面，所述基材层包括贯通第一表面和第二表面的多个开口区，所述多个开口区至少包括氢气区、空气区、冷却区以及反应区中的一种或多种；形成在所述第一表面的弹性覆盖层；形成在所述第二表面的粘接层。本发明专利技术的密封结构制作工艺简单易行，成本低，密封可靠，且该密封结构在燃料电池中的固定，不会降低双极板或膜电极成品率。不会降低双极板或膜电极成品率。不会降低双极板或膜电极成品率。

【技术实现步骤摘要】
一种密封结构、燃料电池及其制作方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，尤其涉及一种密封结构、燃料电池及其制作方法。

技术介绍

[0002]质子交换膜燃料电池是一种电化学电池装置，是由双极板、膜电极叠合组成。质子交换膜燃料电池通过双极板将反应物氢气、空气(或氧气)导入，在膜电极上发生电化学反应，再通过双极板将生成物、过量气体以及电、热排出，双极板起到传质、导电、散热的作用。在质子交换膜燃料电池装置中有三种介质，一是电池负极所需的氢气，二是电池正极所需的空气(或含空气的空气)，三是产物水或水蒸气以及散热作用的冷却剂，一般来讲，质子交换膜燃料电池结构中有三个腔室，分别是阳极腔、阴极腔和冷却腔，这三个腔室相互隔离并各自密封，因此，质子交换膜燃料电池装置中除双极板、膜电极外，在双极板和膜电极之间具有密封结构件，密封结构件一般是弹性体高分子材料，密封结构件可单独制造，也可采用一定工艺与双极板或膜电极复合制造。
[0003]密封结构件单独制造就是制造密封圈，将密封圈粘贴在双极板上，再与膜电极组装燃料电池，这种方法是目前比较普通的方法，主要弊端是操作麻烦、定位偏差大、粘贴强度不可控，包装麻烦且易损坏；采用液态胶点胶、印刷、注胶等工艺在双极板或膜电极边框上增材制造密封结构件也是正在应用的方法，点胶工艺尺寸精度差、印刷不适合厚尺寸、注胶成品率难以控制，增材制造最大的不足是需要采用双极板或膜电极进行直接复合，双极板和膜电极是燃料电池的关键且成本核心构件，在复合工艺中应力、热力及其他工艺条件或多或少对双极板或膜电极会造成损伤，特别是一旦操作失误，将造成双极板或膜电极损坏，从而严重影响燃料电池制造成本。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种密封结构、燃料电池及其制作方法，以解决现有密封结构制作工艺复杂，且在其制作过程中易损坏燃料电池的双极板或膜电极的问题。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种密封结构，该密封结构包括：
[0006]基材层，所述基材层包括相反的第一表面和第二表面，所述基材层包括贯通第一表面和第二表面的多个开口区，所述多个开口区至少包括氢气区、空气区、冷却区以及反应区中的一种或多种；
[0007]形成在所述第一表面的弹性覆盖层；
[0008]形成在所述第二表面的粘接层。
[0009]可选的，所述基材层为高分子材料薄膜，所述高分子材料薄膜为PET薄膜、PEN薄膜或PI薄膜，所述弹性覆盖层包括硅胶或聚烯烃橡胶，所述粘接层为高分子材料薄膜粘接剂。
[0010]可选的，所述基材层的厚度取值范围为0.1
‑
0.3mm，所述弹性覆盖层的厚度取值范围为0.1
‑
0.2mm。
[0011]第二方面，本专利技术实施例提供了一种燃料电池，该燃料电池包括：双极板、膜电极
和第一方面任一实施例所述的密封结构；
[0012]所述密封结构位于所述双极板和所述膜电极之间，所述密封结构的弹性覆盖层朝向所述双极板，所述密封结构的粘接层朝向所述膜电极；
[0013]所述双极板包括：氢气腔、空气腔、冷却腔和反应腔，所述双极板上的氢气腔、空气腔、冷却腔和反应腔分别与所述密封结构的氢气区、空气区、冷却区以及反应区一一对应；
[0014]所述膜电极包括：活性区以及非活性区，所述密封结构的反应区在所述膜电极上的垂直投影位于所述活性区内，所述密封结构的氢气区、空气区以及冷却区在所述膜电极上的垂直投影位于所述非活性区内。
[0015]可选的，所述膜电极的边框材料与所述密封结构的基材层采用相同高分子材料薄膜。
[0016]第三方面，本专利技术实施例提供了一种密封结构的制作方法，用于制作第一方面任一实施例所述的密封结构，该密封结构的制作方法包括：
[0017]提供高分子材料薄膜；
[0018]模切所述高分子材料薄膜，得到基材层，所述基材层包括相反的第一表面和第二表面，所述基材层包括贯通第一表面和第二表面的多个开口区，所述多个开口区至少包括氢气区、空气区、冷却区以及反应区中的一种或多种；
[0019]在所述基材层的第一表面形成弹性覆盖层；
[0020]在所述基材层的第二表面形成粘接层。
[0021]可选的，模切所述高分子材料薄膜，得到基材层包括：
[0022]通过激光模切所述高分子材料薄膜形成所述多个开口区并分割多个基材层的边缘。
[0023]可选的，在所述基材层的第一表面形成弹性覆盖层包括：
[0024]通过喷涂或印刷工艺将弹性材料复合到基材层的第一表面，形成弹性覆盖层；
[0025]在所述基材层的第二表面形成粘接层包括：
[0026]在所述基材层的第二表面涂刷粘接剂，形成粘接层。
[0027]第四方面，本专利技术实施例提供了一种燃料电池的制作方法，采用第一方面任一实施例所述的密封结构制作第二方面任一实施例所述的燃料电池，该燃料电池的制作方法包括：
[0028]提供双极板，所述双极板包括：氢气腔、空气腔、冷却腔和反应腔；
[0029]提供膜电极，所述膜电极包括：活性区以及非活性区；
[0030]提供密封结构，所述密封结构包括：基材层、位于所述基材层第一表面的弹性覆盖层以及位于与所述基材层第一表面相反的第二表面的粘接层，其中，所述基材层包括贯通所述第一表面和所述第二表面的多个开口区，所述多个开口区至少包括氢气区、空气区、冷却区以及反应区中的一种或多种；
[0031]将所述密封结构的弹性覆盖层固定至所述双极板上；
[0032]将所述密封结构的粘接层粘贴在所述膜电极上。
[0033]可选的，所述双极板上的氢气腔、空气腔、冷却腔和反应腔分别与所述密封结构的氢气区、空气区、冷却区以及反应区一一对应；
[0034]所述密封结构的反应区在所述膜电极上的垂直投影位于所述活性区内，所述密封
结构的氢气区、空气区以及冷却区在所述膜电极上的垂直投影位于所述非活性区内；
[0035]所述膜电极的边框材料与所述密封结构的基材层采用相同高分子材料薄膜。
[0036]本专利技术实施例的技术方案，通过密封结构包括基材层、形成在基材层第一表面的弹性覆盖层以及形成在基材层第二表面的粘接层，在进行密封结构制作时，先通过模切高分子材料薄膜得到基材层，再依次在基材层的第一表面形成与燃料电池双极板固定的弹性覆盖层、在基材层的第二表面形成与燃料电池膜电极粘贴的粘接层，解决了现有密封结构、燃料电池制作工艺复杂，在制作过程中易损坏双极板或膜电极的问题，具有使密封结构更易粘接膜电极、使密封结构与双极板保持紧密接触实现可靠密封的有益效果。
[0037]应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本专利技术的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本专利技术的范围。本专利技术的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
[0038]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种密封结构，其特征在于，所述密封结构包括：基材层，所述基材层包括相反的第一表面和第二表面，所述基材层包括贯通第一表面和第二表面的多个开口区，所述多个开口区至少包括氢气区、空气区、冷却区以及反应区中的一种或多种；形成在所述第一表面的弹性覆盖层；形成在所述第二表面的粘接层。2.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述基材层为高分子材料薄膜，所述高分子材料薄膜为PET薄膜、PEN薄膜或PI薄膜，所述弹性覆盖层包括硅胶或聚烯烃橡胶，所述粘接层为高分子材料薄膜粘接剂。3.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述基材层的厚度取值范围为0.1
‑
0.3mm，所述弹性覆盖层的厚度取值范围为0.1
‑
0.2mm。4.一种燃料电池，其特征在于，所述燃料电池包括：双极板、膜电极和如权利要求1
‑
3任一项所述的密封结构；所述密封结构位于所述双极板和所述膜电极之间，所述密封结构的弹性覆盖层朝向所述双极板，所述密封结构的粘接层朝向所述膜电极；所述双极板包括：氢气腔、空气腔、冷却腔和反应腔，所述双极板上的氢气腔、空气腔、冷却腔和反应腔分别与所述密封结构的氢气区、空气区、冷却区以及反应区一一对应；所述膜电极包括：活性区以及非活性区，所述密封结构的反应区在所述膜电极上的垂直投影位于所述活性区内，所述密封结构的氢气区、空气区以及冷却区在所述膜电极上的垂直投影位于所述非活性区内。5.根据权利要求4所述的燃料电池，其特征在于，所述膜电极的边框材料与所述密封结构的基材层采用相同高分子材料薄膜。6.一种密封结构的制作方法，用于制作如权利要求1
‑
3任一项所述的密封结构，其特征在于，所述密封结构的制作方法包括：提供高分子材料薄膜；模切所述高分子材料薄膜，得到基材层，所述基材层包括相反的第一表面和第二表面，所述基材层包括贯通第一表面和第二表...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅云峰，付宇，
申请(专利权)人：上海骥翀氢能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：