[发明专利]一种氢燃料电池用密封材料及其制备方法

说明书

本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种氢燃料电池用密封材料及其制备方法，其原料包括如下重量份的物质组成：丁基橡胶10‑50份；聚烯烃热塑性弹性体(POE)10‑50份；非晶态α‑烯烃共聚物(APAO)5‑25份；酸酐改性氢化苯乙烯嵌段聚合物5‑25份；紫外线吸收剂0‑1份；抗氧剂0‑1份；偶联剂0‑1份。该密封材料具有优异的耐酸性能，能在质子膜氢燃料电池中长期保持稳定，粘接性能优异，制造工艺简单。

技术领域

本发明涉及一种氢燃料电池用密封材料及其制备方法，属于燃料电池技术领域。

背景技术

燃料电池是将燃料气体的化学能直接转化为电能的系统，以其转化效率高、无排放等优点，得到了广泛的关注和使用。氢气在阳极板的催化剂作用下，生成质子和电子，质子透过质子交换膜，达到燃料电池阴极，电子不能通过质子交换膜，经外部电路达到燃料电池阴极板，从而在外电路中产生电流。氢燃料电池由于氢气体分子直径较小，泄露易发生燃烧和爆炸，要求电池单元件具有良好的气体密封性，特别是膜电极与双极板之间的电堆的外密封效果要好。现有技术大多采用不饱和聚烯烃橡胶或是用多层结构的胶带或胶膜作为密封材料，申请号为202010614192.0的中国发明专利申请公开了一种燃料电池用密封材料及其制备方法，其采用的不饱和橡胶需要高温硫化，且耐强酸性较差，对各种金属、无机材料粘接性能差，长期使用时，由于温水浸泡作用易使界面粘接失效。申请号为201410014082.5的中国发明专利公开了一种燃料电池密封材料及其制备方法，其采用的多层结构为胶带复合弹性密封橡胶层，材料结构复杂，制备工艺繁琐，成本难以控制。申请号为202080067157.X的中国发明专利申请公开了燃料电池用接合体、和层叠体，其也是多层结构密封材料，粘接性树脂层采用酸改性聚烯烃粘接树脂，易粘接层作为底涂层先涂布基材的两侧，再涂布粘接性树脂，制备工艺复杂。

发明内容

本发明针对现有技术的上述问题，提供一种氢燃料电池用密封材料及其制备方法，该密封材料具有优异的耐酸性能，能在质子膜氢燃料电池中长期保持稳定，粘接性能优异，制造工艺简单。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种氢燃料电池用密封材料，其原料包括如下重量份的物质组成：丁基橡胶10-50份；聚烯烃热塑性弹性体(POE)10-50份；非晶态α-烯烃共聚物(APAO)5-25份；酸酐改性氢化苯乙烯嵌段聚合物5-25份；紫外线吸收剂0-1份；抗氧剂0-1份；偶联剂0-1份。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做出如下的改进：

进一步，所述丁基橡胶的门尼粘度ML(1+4)100℃为45-70；优选的，根据丁基橡胶的门尼粘度范围可选用市售的埃克森美孚生产的Exxon Butyl 165、Exxon Butyl 268、Exxon Butyl269；日本JSR生产的268丁基橡胶。

采取上述进一步技术方案的有益效果为：丁基橡胶的透气性在烃类橡胶中较低的，在高温下透气性的变化也不大；化学不饱和度低，耐热性和耐氧化老化性能比较好；抗紫外线性能优异，可长期暴露在阳光下；水渗透率低，耐水汽、耐酸碱、耐极性溶剂性能好。因此，采用丁基橡胶在密封材料中可以很好的起到耐水、耐酸、抗老化、气体密封的作用。

进一步，所述聚烯烃热塑性弹性体为乙烯-辛烯共聚物，所述乙烯-辛烯共聚物在190℃熔融指数为5～40g/10min，熔点60～100℃；优选的，根据本发明的乙烯-辛烯共聚物的熔融指数和熔点范围，可以选用市售的美国陶氏Engage8401、Engage8402、Engage8407、Engage8411、Engage8200等。

采取上述进一步技术方案的有益效果为：乙烯-辛烯共聚物弹性体具有密度小、弹性高、韧性好、弯曲性能好、低温抗冲击性优异、水蒸气透过率低等优点。因此，POE树脂在密封材料体系中可提高材料本体强度、提高低温抗冲击性能和阻水性能。