[发明专利]一种燃料电池密封材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，具体地涉及一种燃料电池密封材料及其制备方法。

背景技术

燃料电池以其转化效率高、低噪音、无排放等优点，越来越被各行各业的人士所接受。氢气在燃料电池的阳极板的催化剂的作用下，生成质子和电子，质子透过质子交换膜，到达燃料电池阴极，而电子是不能通过质子交换膜的，只能经外部电路，到达燃料电池阴极板，从而在外电路中产生电流。电子到达阴极后，与氧原子和质子重新结合为水。由于氢气分子直径较小，给燃料电池的密封带来很大困难。现在的燃料电池的密封材料大都采用其他行业使用的硅胶类、丙烯酸类，基本上只是三层构成，基材上涂覆胶层后外加一层离型膜，有的只是在基材上涂覆一层胶，非常不便于电池内部膜电极(MEA)的密封。

传统的实现膜电极密封的方法包括将密封件设在导流板正反两面的密封槽内或平面上，并分别有一部分高出导流板的表面，与膜电极中的基材膜通过压紧方式达到密封效果；或者对膜电极进行整齐的裁剪，并在膜电极的四周用弹性体与相对应的导流板上的密封槽压紧后达到密封的目的。欧洲专利EP0604683A1中采用的密封装置包括空气进气口、质子交换膜、密封件和碳纸，其中，将膜电极上的两边多孔性支撑材料碳纸大大延伸出膜电极的活性区，将密封材料放在膜电极的质子交换膜上，这样夹住膜电极的两块导流板上不需要再放置密封材料。但上述密封方法存在的缺陷在于：由于燃料电池堆是由较多个膜电极与双极板组合装配在一起的，且燃料电池堆前后端板必须承受较大的均匀的紧固力，使密封件有一定的弹性形变，并紧紧地与膜电极、双极板贴住，才能达到密封效果。因此，这种密封件的表面在长时间的紧固力的作用下，与其接触的膜电极、双极板表面都会产生粘附力。

专利200510023723《一种用于燃料电池的导流双极板或膜电极的密封结构》中公开了一种用于燃料电池的导流双极板或膜电极的密封结构，包括导流双极板或膜电极、密封件，其中，密封件设置在导流双极板或膜电极的正、反对称位置，在导流双极板或膜电极设置密封件的位置上开有多个连接通孔，设置在导流双极板或膜电极正、反面的二密封件通过上述多个连接通孔用与其本身相同的材料连接在一起。其实现了当导流双极板与膜电极分离时，其密封件不易变形，也不会脱落，但其需要对膜电极表面进行加工，成本大，操作复杂。

专利200480023765《膜电极组件的密封》中公开了一种包括衬里层和粘合层的封装薄膜，为了实现对膜电极的密封，需要同时准备两条封装薄膜，一条设置在气体扩散基片的外表面上，另外一个封装薄膜被设置在气体扩散基片的内表面上，同时为了达到更好的密封效果，需要MEA上预先设置一个或多个垫片，操过过程复杂，增加了MEA的密封加工时间，不利于自动化生产。而且密封效果也不尽如人意。

发明内容

发明目的：为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提出一种燃料电池密封材料及其制备方法，该材料不但解决了对膜电极内密封，而且也解决了膜电极与双极板之间的电堆的外密封，密封效果好。

技术内容：为实现上述技术目的，本发明提出一种燃料电池密封材料，包括离型薄膜层以及从所述离型薄膜层的两个侧面分别向外依次叠加设置的粘合剂胶层、基材薄膜和弹性密封胶层。

其中，所述的基材薄膜的制作材料选自聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、聚酰亚胺(PI)、聚偏氟乙烯(PVDF)、特氟龙、聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯醇(PVA)或聚酰胺(PA)中的任意一种；所述的粘合剂胶层的制作材料选自丁苯橡胶、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、有机硅胶、硅胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、丙烯酸酯共聚物、聚氨酯类胶、丙烯酸类胶、酚醛树脂、环氧树脂、丁晴橡胶、尿醛树脂、不饱和聚酯或氯丁橡胶中的任意一种；所述的弹性密封胶层的制作材料选自橡胶类、硅胶类、聚氨酯类和聚脲中的任意一种；所述的离型薄膜层的制作材料选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、含氟材料、低压聚乙烯(LDPE)、高压聚乙烯(HDPE)、拉伸聚丙烯(BOPP)和聚乙烯(PE)中的任意一种，其中，所述的含氟材料优选地为聚四氟乙烯(PTFE)或铁氟龙。