【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术系关于一种制备例如在燃料电池或液流电池组中使用之石墨双极板之方法。本专利技术进一步系关于一种双极板以及具有此双极板之能量储存总成。
技术介绍
1、双极板用于对燃料电池执行若干不同任务，该等燃料电池经堆栈以形成燃料电池系统之核心。一方面，双极板用于互连相邻燃料电池，亦即实体连接且电气连接一个电池之阳极与相邻电池之阴极。另一方面，应有可能跨越双极板之表面朝向燃料电池内之反应空间分配气体，亦即双极板应将反应气体输送至反应区中。
2、出于此目的，双极板通常在两侧具有流动剖面(所谓的流场)，该等流动剖面可铸造及/或成型，亦即例如研磨或印压，并且氢气在一侧流过且空气或氧气在另一侧上供应。双极板通常亦控制水蒸汽之移除或热能及电能之释放。此外，双极板亦应提供相邻电池之间的气体分离、对外部之密封及必要时之冷却。
3、为了能够满足对其之需求，双极板通常具有信道之内部结构，经由此等信道可供应或排放反应气体。为了能够在制备环境中形成此内部信道结构，双极板通常由两个单独的单极板构成。所需信道结构可例如藉由铸造或成型容易地形成于单极板中之一者或两者之表面上，该等单极板在组装状态下面向彼此以形成例如呈细长凹陷形式的双极板。接着，可将两个单极板机械接合在一起，以使得由于在个别单极板中形成之信道结构而在该两个单极板之间形成所需之内部通道。
4、为了满足进一步要求，已经认识到，双极板可有利地由石墨材料制成。此石墨材料可例如由大量小石墨颗粒组成，此等小石墨颗粒嵌入例如聚合物材料之基质中及/或压在一起。石墨材料对于双极板具
5、然而，已认识到，机械接合两个石墨单极板以形成双极板并非简单任务，考虑到对在燃料电池中使用时之双极板的需求尤其如此。举例而言，两个单极板之间的连接应具有足够机械强度，能够耐受燃料电池中之热条件及化学条件，一方面将两个单极板足够紧密地连接在一起以使得例如无处理气体可在不需要的点逸出，且另一方面对例如氧气具有足够透气性以使燃料电池内之化学过程不受阻碍等。此外，应有可能藉助于简单、可靠及/或具成本效益之制程机械连接两个单极板来制备双极板。
6、习知地，石墨单极板通常胶合在一起，以便以机械方式将其接合成双极板。为此目的，可使用基于2c环氧树脂(亦即，二组分环氧树脂)、氰基丙烯酸酯或聚硅氧聚合物之黏合剂。
7、虽然以习知方式接合之双极板基本上满足了对使用中之燃料电池之需求，但已认识到，制备制程尤其存在缺点。
技术实现思路
1、因此，可能需要改良之一种制备石墨双极板之方法。特定言之，可能需要一种制备双极板之方法，该双极板一方面满足对使用中之燃料电池或液流电池组之需求，且另一方面可藉助于简单、可靠及/或具成本效益之制程实现。亦可能需要适当制备之双极板及配备有该双极板之呈燃料电池或液流电池组形式之能量储存总成。
2、独立申请专利范围之目标物可满足此需求。在附属申请专利范围中定义、在以下描述中描述且在附图中说明有利实施例。
3、本专利技术之第一态样系关于一种制备用于一燃料电池或液流电池组之一石墨双极板之方法，该方法包含以下制程步骤：(i)提供一对石墨单极板，及(ii)沿着该等单极板之对置接触面接合该等单极板。使用一1c环氧树脂进行接合。
4、本专利技术之第二态样系关于一种用于一燃料电池或液流电池组之双极板，该双极板包含：一对石墨单极板，其沿着对置接触面藉助于一1c环氧树脂接合在一起。
5、本专利技术之第三态样系关于一种能量储存总成，特定言之具有至少一个燃料电池或液流电池组及根据本专利技术第二态样之一实施例之一双极板。
6、在不以任何方式限制本专利技术范畴的状况下，关于本专利技术之实施例的构想及可能特征可视为尤其基于下文所描述之构想及发现。
7、简言之且广泛概述，本文中所描述之想法之基本原理在于以下出乎意料之观测结果：与早期预想相反，石墨双极板可使用基于1c环氧树脂(亦即，单组分环氧树脂)之黏合剂以适合应用于燃料电池或液流电池组之方式有利地进行接合。已认识到，若1c环氧树脂适当地适应于一方面在制备双极板期间且另一方面在随后使用双极板期间存在之状况，则出乎意料地，藉助于此类专门调适之1c环氧树脂接合单极板在许多方面可能优于用习知地用于此目的之黏合剂进行接合。1c环氧树脂可适用于以足够之机械强度将两个单极板结合在一起以形成双极板，亦可适用于充当密封剂以适当密封双极板内之区域或与双极板之环境有关之区域。出于此目的，1c环氧树脂之性质应尤其以使得其具有足够耐化学性、气密性及机械弹性以便在例如燃料电池内使用之方式进行调适。
8、下文解释本文中所提出之方法及产品之实施例的可能细节。
9、如上文已经提及，石墨材料制成之双极板在用于燃料电池或液流电池组时可能具有显著优势。
10、作为含碳材料，石墨在许多应用中具有有利的性质。举例而言，当用于双极板时，石墨提供非常高的导电性、非常高的热弹性及导热性以及足够高的机械强度。为了形成双极板，尤其使用含石墨之材料，其中石墨颗粒嵌入聚合物基质中。石墨颗粒赋予材料所需之电气性质及/或热性质及/或机械性质。聚合物基质尤其用于将石墨颗粒机械地固持在一起并转移部件中之负载。聚合物基质可包含例如环氧树脂。因此，石墨颗粒充当填充剂且聚合物基质充当黏合剂类型。除石墨颗粒及聚合物外，材料混合物亦可能含有例如呈碳黑、其他黏合剂或类似物的形式之其他组分。有利地，含石墨材料之石墨含量可为至少60％、较佳地至少70％或甚至至少80％。该等百分比可指体积。由于石墨含量高，材料可尤其提供非常好的导电性，这在用于形成双极板时尤其有利。在申请人早期专利申请案pct/ep2020/078489中尤其描述了含石墨材料之实例及可能性质。其中所描述之含石墨材料可用于本文中针对单极板所描述之方法之实施例中。早期专利申请案之全部内容以引用方式并入本文中。
11、为了自两个单极板组装双极板且藉此将单极板机械结合在一起，迄今为止，黏合剂由于其已知性质表现出非常适合此类任务。尤其使用基于2c环氧树脂、氰基丙烯酸酯或聚硅氧聚合物之具有足够机械强度之黏合剂。举例而言，可以热方式、吸湿方式或藉助于uv辐射来活化此类黏合剂系统。
12、2c环氧树脂由两种组分组成，此两种组分在加工前不久混合在一起。接着，这两种组分相互发生化学反应，从而使黏合剂固化。2c环氧树脂被称为可以规定方式处理且在固化之后达成极高强度的黏合剂。此外，由于其化学性质，2c环氧树脂表现出适合用作用于接合单极板之黏合剂。此同样适用于基于氰基丙烯酸酯或聚硅氧聚合物之黏合剂。
13、然而，已观测到，前述习知使用之黏合剂在其可加工性方面往往存在缺点。举例而言，此类黏合剂之适用期通常较短，因此其可能仅能储存很短时间且必须快速处理。此外，此类黏合剂可能会花费相对较长时间来固化。在处理习知使用之黏合剂时，通常必须遵守狭窄之制程窗，这本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种制备用于燃料电池(21)或液流电池组之石墨双极板(1)之方法，其包含：
2.如权利要求1之方法，
3.如权利要求2之方法，
4.如权利要求2之方法，
5.如权利要求1至4中任一项之方法，
6.如权利要求1至5中任一项之方法，
7.如权利要求1至6中任一项之方法，
8.如权利要求1至7中任一项之方法，
9.如权利要求1至8中任一项之方法，
10.如权利要求1至9中任一项之方法，
11.如权利要求10之方法，
12.如权利要求1至11中任一项之方法，
13.如权利要求1至12中任一项之方法，
14.一种用于燃料电池(21)或液流电池组之双极板(1)，其包含：
15.一种能量储存总成(19)，其特定言之具有至少一个燃料电池(21)或液流电池组以及如权利要求书14之一双极板(1)。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种制备用于燃料电池(21)或液流电池组之石墨双极板(1)之方法，其包含：
2.如权利要求1之方法，
3.如权利要求2之方法，
4.如权利要求2之方法，
5.如权利要求1至4中任一项之方法，
6.如权利要求1至5中任一项之方法，
7.如权利要求1至6中任一项之方法，
8.如权利要求1至7中任一项之方法，
9.如权利要求1至8中任...
【专利技术属性】
技术研发人员：豪克·福尔曼，多米尼克·维特卡，
申请(专利权)人：顺克碳技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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