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常見的燃料電池密封膠為有機硅橡膠,硅橡膠是Si—O為主鏈結構,具有優異的熱穩定性和耐低溫性,同時具有良好的電絕緣性、橡膠彈性、低壓縮變形及耐酸性和耐溶劑性。分為單組份有機硅體系密封膠及雙組份有機硅體系密封膠。
常見的液態密封膠工藝分為FIPG和CIPG。FIPG(formed in palce gasket)涂敷在密封面上,未硬化時進行裝配,雙面粘結;CIPG(cured in place gasket)涂敷在密封面使其硬化后再進行裝配,單面粘結。
燃料電池對密封膠的要求:
- 較高的氣體阻隔性 為了對氫氣和氧氣進行密封,氣體透過性小,就可以采用更薄更窄的密封膠來密封
- 低透濕性 因高分子薄膜是在水蒸氣飽和狀態下工作的
- 耐濕性 因高分子薄膜工作時需形成水蒸氣飽和
- 環境耐熱性 因要適應高分子薄膜工作的
- 環境絕緣性 為了防止單體電池間電氣短路
- 橡膠彈性體 為了吸收振動和沖擊
- 耐冷卻液 低離子析出率
泄漏機理:
- 界面泄漏:介質從墊圈和被粘結表面間泄露;
- 滲透泄漏:介質透過墊圈;
- 破壞泄漏:墊圈破裂造成密封失效
三鍵化工的Tb 1152/1153為聚異丁烯聚合物,在加熱狀態下,可發生硅氫加成反應而固化交聯。TB 1152 /1153的主要成分聚異丁烯具有碳碳飽和鍵的主鏈結構,和硅酮的硅氧鏈結構相比,碳碳分子鏈具有較短的分子間距離和較小的自由體積。具有柔軟性的同時它能提供更高的氣體防漏性能和更低的透濕性能,丁基橡膠在所有已知橡膠中是透氣性最低的。實驗結果表明,與現有通用硅酮密封膠相比, TB 1152 /1153的氫氣滲透性是前者的1 /20,而水蒸氣滲透性是前者的1 /100。
用點膠工藝30秒可以涂裝好一組雙極板(2片),如果用傳統的橡膠圈來密封,一組雙極板要密封好5分鐘都很難完成。對于一個400片的電堆來話,用點膠工藝大約100分鐘可以裝好,用橡膠圈手工組裝的時間則在點膠工藝的10倍以上。
點膠工藝效率和精度只能滿足當下的小批量需求,采用液體硅橡膠將膜電極和雙極板一體化注塑的工藝才是未來的方向,而業內領先的豐田正是采用這種工藝。這種一體化成型工藝的好處是,精度高、效率快、氣密性更好,更匹配自動化生產的需要。
本田雙極板將薄板沖壓成形工藝(press-forming)、樹脂成型工藝(resin molding)和橡膠成型工藝(rubber molding)集成為一個工藝,生成成本大大降低,利于產業化。
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原文始發于:燃料電池電堆之密封膠(一)