[发明专利]一种膜电极边框注胶密封结构及注胶方法

说明书

本发明提出的一种膜电极边框注胶密封结构及注胶方法，包括自上而下设置的上模具、膜电极和下模具；上模具靠近所述膜电极的一侧设置有第一胶线槽；下模具靠近所述膜电极的一侧设置有第二胶线槽；第一胶线槽用于注胶成型第一胶线；第二胶线槽用于注胶成型第二胶线；膜电极边框上设置有多个连通孔；第一胶线和第二胶线通过连通孔连接。通过在膜电极边框上设置连通孔，使得膜电极边框两侧的胶线可以通过连通孔连接，并与膜电极边框固定在一起，有效地解决了在电池堆装配过程中膜电极边框两侧的胶线出现错位的问题。通过定制胶线的密封面结构，可以在保证密封效果的前提下，提高密封件的适用性和耐久性，延长燃料电池堆密封的使用寿命。

技术领域

本发明涉及燃料电池及电池堆中的密封技术领域，特别是涉及一种膜电极边框注胶密封结构及注胶方法。

背景技术

燃料电池是将化学能转化为电能的在线发电装置，由于突破了传统内燃机的效率限制，燃料电池发动机被认为是未来最重要的汽车动力装置发展的方向。以质子交换膜燃料电池(PEMFC)为例，燃料电池堆由多节单电池叠加组成，气源通过电堆的燃料进口进入每节单电池，经过电池内的规定的密封流道并参与反应，剩余气体从电堆的出口流出电堆。为确保电池堆的正常运行，电池堆的密封是非常关键的。电池堆密封不良或者密封失效会导致电池堆的性能降低，损伤电池堆内部部件，甚至引起爆炸，造成安全事故。在氢燃料电池中，通常采用密封胶线或者丝网印刷的形式来密封三腔流体；其中丝网印刷工艺仅适用于石墨双极板的内部贴合和冷却流道的密封，而反应物气体与膜电极之间的密封一般采用密封胶线。

目前，在燃料电池堆的实际装配应用中，密封胶线的成型形式有多种，例如采用UV胶在双极板胶线槽内点胶固化的形式、通过模具成型的方式定制胶线的形式、在双极板上注塑或注胶成型的形式以及在膜电极边框上硅胶模压成型的形式等。然而上述成型工艺的密封胶线或多或少的存在一些问题，如使用UV胶在胶线槽中点胶的形式，因其点胶的固有特点，形成的胶线密封面形状为椭圆形，这种形状在装配时会出现在膜电极边框两侧的胶线错位的情况，在电池堆运行过程中非常容易出现气体泄露；模具成型的定制的胶线，在组装装配时非常繁琐，仅适用于电池堆样机开发阶段，不适合批量生产；而在双极板上注塑或注胶成型和膜电极边框上硅胶模压成型不仅制作工艺复杂，成本高昂，而且可能会对零部件造成暗伤。

发明内容

基于此，本发明提供一种膜电极边框注胶密封结构及注胶方法，旨在简化现有胶线制作工艺、降低制造成本，而且因该密封结构是在膜电极边框两侧同时注胶固化，可以有效地防止装配过程中可能出现的错位情况。

为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：

一方面，本申请提出了一种膜电极边框注胶密封结构，包括自上而下设置的上模具、膜电极和下模具；所述上模具靠近所述膜电极的一侧设置有第一胶线槽；所述下模具靠近所述膜电极的一侧设置有第二胶线槽；所述第一胶线槽与所述第二胶线槽结构相同；所述第一胶线槽用于注胶成型第一胶线；所述第二胶线槽用于注胶成型第二胶线；所述第一胶线与所述第二胶线的结构相同；所述膜电极的边框与所述第一胶线槽相对应的区域为第一密封区域；所述膜电极的边框与所述第二胶线槽相对应的区域为第二密封区域；所述膜电极的边框上设置有多个用于连通所述第一密封区域和所述第二密封区域的连通孔；所述第一胶线和所述第二胶线通过所述连通孔连接，并与膜电极边框固定在一起，可以有效的解决在电池堆装配过程中所述膜电极边框两侧的胶线出现错位的问题；所述第一胶线槽和所述第二胶线槽的侧壁上均设置有多个用于注胶的注胶孔、以及多个用于排气的排气孔。

进一步地，所述连通孔为圆形通孔、方形通孔、三角形通孔、椭圆通孔或其它异形通孔。

进一步地，所述连通孔的横截面最大尺寸小于或等于所述第一胶线的宽度。

进一步地，相邻两个所述连通孔之间的中心距离为所述连通孔的横截面最大尺寸的1.5倍-3倍。这样能够保证所述第一胶线和所述第二胶线通过所述连通孔连接后的稳固性。

进一步地，所述第一胶线的密封面和所述第二胶线的密封面均为平面。