[发明专利]燃料电池用复合双极板的制备方法及成型浸润一体装置

说明书

本发明涉及燃料电池技术领域，具体为燃料电池用复合双极板的制备方法及成型浸润一体装置，所述制备方法依次包括混料、成型、浸润、固化、脱模的步骤，所述装置包括真空泵、真空罩、成型模具、喷射头、压机顶板、压机底板、压机活塞，成型模具固定在压机底板上，喷射头与压机顶板、成型模具固定连接，压机活塞设置在压机顶板上面，真空罩罩设在成型模具、压机顶板、喷射头的外部，压机活塞伸出真空罩外，真空泵通过管路与真空罩连接。采用本专利方法制备的双极板具有优良的导电、导热性能、耐腐蚀、密封性好和足够的机械强度，同时制备方法成本低、过程耗损少、便于规模化生产。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体为燃料电池用复合双极板的制备方法及成型浸润一体装置。

背景技术

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种将化学能转化为电能和热能的装置，具有能量转化率高、启动迅速、环境友好、工作安静、可靠性高等优点，应用前景广阔。双极板作为燃料电池堆的关键部件，其主要功能是提供反应气体通道，冷却剂通道，分隔反应气体和冷却剂，并且提供电池堆稳定运行所需要的良好导电、导热性能、耐腐蚀性能和机械强度等。此外，双极板质量占整个燃料电池堆的近80％，成本占40％左右，因此对于整个燃料电池堆的质量、体积和成本影响较为显著。因此研发制备低成本、轻质量、高性能的双极板的方法至关重要，将会使得整个燃料电池产业化向前迈进一大步，使得中国尽快实现碳达峰、碳中和的宏伟目标。

目前，燃料电池用复合双极板制备的技术主要有两种。其一是将特定的粘合剂加入石墨粉中进行模压成型，然而采用这种方式必须对原材料的配比以及混合均匀性把控精准，否则容易出现导电率差，强度不到位，容易发生形变等问题。其二是先将预制的低密度膨胀石墨板进行真空模压成型，然后再通过树脂浸润工艺，将树脂充分浸润至成型后的石墨板中，最后将充分浸渍树脂的石墨板进行加热固化。第二种制备方法目前在国际上以及国内均有企业已经采用，但是此方法仍存在工艺过程复杂、浸润固化时间较长、过程物料损耗较大、质量不稳定等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃料电池用复合双极板的制备方法及成型浸润一体装置，以解决现有复合双极板制备方法存在的工艺过程复杂、浸润固化时间长、过程物料损耗大、质量不稳定的问题。

本发明提供的燃料电池用复合双极板的制备方法，依次包括如下步骤：

1、混料阶段：通过混合器将纯树脂液和固化剂均匀混合，得到工艺需求的浸润胶料，然后通过第一分流器将浸润胶料输送至储料罐中，储料罐中的浸润胶料再通过第二分流器流入到成型浸润一体装置相应的注胶阀组内，进入到等待浸润阶段；

2、成型阶段：将膨胀石墨板放入成型浸润一体装置的成型模具内，控制真空罩闭合，并抽真空，待真空压力达到预设真空压力，保压持续第一时间，再在真空状态下控制压机闭合，进行模压成型，完成膨胀石墨板成型，成型后保压持续第二时间，然后进入等待浸润阶段；

3、浸润阶段：控制打开成型浸润一体装置相应的注胶阀组，浸润胶料开始进入成型的膨胀石墨板内，浸润时间达到预设浸润时间后得到成型浸润后的极板，关闭注胶阀组，打开真空罩，打开压机，进入到等待固化阶段；

4、固化阶段：控制成型浸润完成的极板进入烘箱进行加热固化，固化时间达到预设固化时间后，将固化后的极板移出烘箱，进入到等待脱模阶段；

5、脱模阶段：打开成型浸润一体装置的成型模具并取出固化后的极板，得到带有流道的燃料电池用复合双极板。

优选的，成型阶段中，所述预设真空压力为-0.08MPa—-0.1Mpa，所述第一时间为15-60秒，所述模压成型的压力控制在50-150Mpa，所述第二时间为15-60秒。

优选的，浸润阶段中，所述预设浸润时间为30-600秒。

优选的，固化阶段中，所述烘箱的温度控制在100-200℃，所述预设固化时间为5-30分钟。