【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本公開(kāi)大體上涉及通過(guò)樹(shù)脂浸漬減少石墨雙極板中的泄漏的方法。
技術(shù)介紹
1、若干燃料電池堆組裝到燃料電池堆中并操作以提供用于工業(yè)用途的功率或能量。在許多機(jī)動(dòng)性應(yīng)用中，組裝一個(gè)或多個(gè)燃料電池或燃料電池堆以獲得體積功率密度是非常有利的，其更好地允許改進(jìn)車(chē)輛集成。
2、燃料電池是多部件，包括位于中心的膜電極組件(mea)、膜電極組件(mea)的兩側(cè)上的氣體擴(kuò)散層(gdl)和氣體擴(kuò)散層(gdl)的另一側(cè)上的雙極板(bpp)。膜電極組件(mea)是能夠在燃料電池中進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)的部件。
3、供應(yīng)給燃料電池的反應(yīng)物包括在陽(yáng)極處供應(yīng)的燃料(例如，氫氣，例如純氫氣)和在陰極處供應(yīng)的氧化劑(例如，氧氣)。陽(yáng)極通常由儲(chǔ)存在內(nèi)建罐中的高度壓縮的氣態(tài)或液化氫供應(yīng)以氫氣。包括冷卻劑流體的冷卻系統(tǒng)通常被配置為與燃料電池堆連接以提供可控的散熱器以用于在燃料電池堆中發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)期間的多余熱量產(chǎn)生。
4、由于材料的孔隙率或脆性，燃料電池中的雙極板(bpp)可能會(huì)發(fā)展泄漏。例如，由石墨或石墨復(fù)合材料制成的雙極板(bpp)易碎，且在生產(chǎn)、運(yùn)輸和處理期間可能會(huì)發(fā)展裂紋。雙極板(bpp)也可能在接合或組裝子板(例如，尚未結(jié)合以形成雙極板(bpp)的板)期間發(fā)展裂紋。如果板或子板的接合是通過(guò)粘合結(jié)合完成的，且如果結(jié)合材料不是防漏的，則這是典型的。泄漏可導(dǎo)致反應(yīng)物或冷卻劑的不期望的滲透。因此，期望盡可能地減少滲透。
5、樹(shù)脂浸漬是使多孔材料不可滲透的合適方法。傳統(tǒng)的樹(shù)脂浸漬方法具有若干限制，因?yàn)樗枰笮驮O(shè)備并涉及大體積化學(xué)
6、由于在雙極板形成之前采用傳統(tǒng)的樹(shù)脂浸漬方法，這種處理只能解決子板材料中的孔和微孔，而不能解決由雙極板(bpp)制造或運(yùn)輸和處理的下游過(guò)程引入的任何缺陷。此外，用于雙極板制造的任何后續(xù)過(guò)程都必須在避免損害樹(shù)脂浸漬效果的溫度下進(jìn)行。由于樹(shù)脂應(yīng)用于子板的所有表面，即陽(yáng)極、陰極和冷卻劑通道，樹(shù)脂可能會(huì)增加表面電阻或影響mea或gdl內(nèi)的化學(xué)相互作用，所有這些都會(huì)影響燃料電池性能。
7、因此，本文描述了專門(mén)通過(guò)冷卻劑通道對(duì)燃料電池雙極板(bpp)進(jìn)行樹(shù)脂浸漬的方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、包括本公開(kāi)的實(shí)施例以滿足這些和其他需求。
2、在一個(gè)方面，本文描述了一種在雙極板中浸漬樹(shù)脂的方法，包括通過(guò)打開(kāi)第一閥和關(guān)閉第二閥在雙極板中的一個(gè)或多個(gè)陽(yáng)極通道、一個(gè)或多個(gè)陰極通道以及一個(gè)或多個(gè)冷卻劑通道中產(chǎn)生真空，通過(guò)關(guān)閉第一閥和打開(kāi)第二閥使儲(chǔ)存在儲(chǔ)存器中的樹(shù)脂流過(guò)雙極板中的一個(gè)或多個(gè)冷卻劑通道，通過(guò)打開(kāi)第一閥和打開(kāi)第二閥使樹(shù)脂從一個(gè)或多個(gè)冷卻劑通道排出，使空氣流入一個(gè)或多個(gè)冷卻劑通道以進(jìn)一步排出樹(shù)脂，通過(guò)使非離子表面活性劑流入一個(gè)或多個(gè)冷卻劑通道來(lái)清洗它們，以及用儲(chǔ)存在樹(shù)脂儲(chǔ)存器中的樹(shù)脂浸漬雙極板中的一個(gè)或多個(gè)冷卻劑通道。雙極板中的一個(gè)或多個(gè)冷卻劑通道中的一個(gè)或多個(gè)孔填充有樹(shù)脂。
3、在一些實(shí)施例中，該方法可包括通過(guò)真空泵在雙極板中的一個(gè)或多個(gè)陽(yáng)極通道、一個(gè)或多個(gè)陰極通道或一個(gè)或多個(gè)冷卻劑通道中產(chǎn)生真空。在一些實(shí)施例中，該方法可包括在雙極板中的一個(gè)或多個(gè)陽(yáng)極通道、一個(gè)或多個(gè)陰極通道以及一個(gè)或多個(gè)冷卻劑通道中保持真空約1小時(shí)。在一些實(shí)施例中，該方法可包括將氣動(dòng)壓力引入一個(gè)或多個(gè)冷卻劑通道以迫使樹(shù)脂滲透到雙極板中。在一些實(shí)施例中，通過(guò)使非離子表面活性劑流入一個(gè)或多個(gè)冷卻劑通道來(lái)清洗一個(gè)或多個(gè)冷卻劑通道可包括使用泵使存儲(chǔ)在溶液儲(chǔ)存器中的非離子表面活性劑流動(dòng)。
4、在一些實(shí)施例中，該方法可以包括用去離子水清洗一個(gè)或多個(gè)冷卻劑通道。在一些實(shí)施例中，該方法可包括固化用于填充雙極板中的冷卻劑通道的一個(gè)或多個(gè)孔的樹(shù)脂。在一些實(shí)施例中，該方法可包括固化用于填充雙極板中的冷卻劑通道的一個(gè)或多個(gè)孔的樹(shù)脂。在一些實(shí)施例中，固化樹(shù)脂可包括在雙極板未組裝到燃料電池堆中時(shí)利用雙極板的溫度控制加熱。在一些實(shí)施例中，固化樹(shù)脂可包括當(dāng)雙極板組裝到燃料電池堆中時(shí)使在約90℃至約100℃的溫度下的水流過(guò)一個(gè)或多個(gè)冷卻劑通道。在一些實(shí)施例中，水可通過(guò)加熱器盤(pán)管、水浴槽或熱交換器保持約90℃至約100℃的溫度。
5、在一些實(shí)施例中，用于填充冷卻劑通道的一個(gè)或多個(gè)孔的樹(shù)脂可以在不拆卸已經(jīng)組裝到燃料電池堆中的雙極板的情況下固化。在一些實(shí)施例中，用樹(shù)脂浸漬雙極板中的一個(gè)或多個(gè)冷卻劑通道可以在不引起與燃料電池的任何其他層的任何化學(xué)相互作用的情況下進(jìn)行。在一些實(shí)施例中，該方法可以在由兩個(gè)子板制造雙極板之后應(yīng)用。
6、在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)孔的直徑可大于約100nm，并且孔可用樹(shù)脂密封，防止冷卻劑的任何泄漏。在一些實(shí)施例中，樹(shù)脂可具有小于約100cps的粘度。在一些實(shí)施例中，樹(shù)脂可在低于約100℃的溫度下固化。在一些實(shí)施例中，樹(shù)脂可承受約90℃的溫度。
7、在一些實(shí)施例中，該方法還可包括防止樹(shù)脂污染包括雙極板的燃料電池堆中的膜。在一些實(shí)施例中，燃料電池堆可包括與包括冷卻劑端口的歧管區(qū)域隔離的膜。
8、根據(jù)本文描述的第二方面，一種將樹(shù)脂浸漬到雙極板中的一個(gè)或多個(gè)冷卻劑通道中的系統(tǒng)包括樹(shù)脂儲(chǔ)存器、第一閥和第二閥。樹(shù)脂儲(chǔ)存器包括可熱固化且低粘度的樹(shù)脂。第一閥連接到真空泵，其中第一閥的打開(kāi)在雙極板中的一個(gè)或多個(gè)陽(yáng)極通道、一個(gè)或多個(gè)陰極通道以及一個(gè)或多個(gè)冷卻劑通道中產(chǎn)生真空。第二閥連接到樹(shù)脂儲(chǔ)存器，其中第二閥的打開(kāi)用樹(shù)脂填充雙極板中的一個(gè)或多個(gè)冷卻劑通道。
9、根據(jù)本文描述的第三方面，一種從雙極板中的一個(gè)或多個(gè)冷卻劑通道清洗樹(shù)脂的系統(tǒng)包括溶液儲(chǔ)存器、第一閥、第二閥和泵。溶液儲(chǔ)存器包含非離子表面活性劑溶液。第一閥連接到真空泵，其中第一閥的打開(kāi)在雙極板中的一個(gè)或多個(gè)陽(yáng)極通道、一個(gè)或多個(gè)陰極通道以及一個(gè)或多個(gè)冷卻劑通道中產(chǎn)生真空。第二閥連接到溶液儲(chǔ)存器，其中第二閥的打開(kāi)用非離子表面活性劑溶液填充雙極板中的一個(gè)或多個(gè)冷卻劑通道。泵連接在溶液儲(chǔ)存器和第二閥之間，其中泵將非離子表面活性劑溶液驅(qū)動(dòng)到雙極板中的一個(gè)或多個(gè)冷卻劑通道中。
10、在一些實(shí)施例中，溶液儲(chǔ)存器可以包括去離子水。在一些實(shí)施例中，泵可能會(huì)將去離子水驅(qū)動(dòng)到雙極板中的一個(gè)或多個(gè)冷卻劑通道中。
本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種在雙極板中浸漬樹(shù)脂的方法，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述雙極板中的一個(gè)或多個(gè)陽(yáng)極通道、一個(gè)或多個(gè)陰極通道或一個(gè)或多個(gè)冷卻劑通道中的真空由真空泵產(chǎn)生。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述方法還包括用去離子水清洗所述一個(gè)或多個(gè)冷卻劑通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述方法還包括固化用于填充所述雙極板中的冷卻劑通道的一個(gè)或多個(gè)孔的樹(shù)脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，固化所述樹(shù)脂包括當(dāng)所述雙極板未組裝到燃料電池堆中時(shí)對(duì)所述雙極板進(jìn)行溫度控制加熱。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，固化所述樹(shù)脂包括當(dāng)所述雙極板組裝到燃料電池堆中時(shí)使在約90℃至約100℃的溫度下的水流過(guò)所述一個(gè)或多個(gè)冷卻劑通道。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在不拆卸已經(jīng)組裝到燃料電池堆中的雙極板的情況下固化用于填充所述冷卻劑通道的一個(gè)或多個(gè)孔的樹(shù)脂。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，完成用樹(shù)脂浸漬所述雙極板中的一個(gè)或多個(gè)冷卻劑通道，而不引起與燃料電池的任何其他層的任何化學(xué)相互
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在由兩個(gè)子板制造所述雙極板之后應(yīng)用所述方法。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述樹(shù)脂可在低于約100℃的溫度下固化。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述樹(shù)脂可承受約90℃的溫度。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述方法包括防止所述樹(shù)脂污染包括所述雙極板的燃料電池堆中的膜。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述燃料電池堆包括與包括冷卻劑端口的歧管區(qū)域隔離的膜。
14.一種將樹(shù)脂浸漬到雙極板中的一個(gè)或多個(gè)冷卻劑通道中的系統(tǒng)，包括：
15.一種從雙極板中的一個(gè)或多個(gè)冷卻劑通道清洗樹(shù)脂的系統(tǒng)，包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種在雙極板中浸漬樹(shù)脂的方法，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述雙極板中的一個(gè)或多個(gè)陽(yáng)極通道、一個(gè)或多個(gè)陰極通道或一個(gè)或多個(gè)冷卻劑通道中的真空由真空泵產(chǎn)生。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述方法還包括用去離子水清洗所述一個(gè)或多個(gè)冷卻劑通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述方法還包括固化用于填充所述雙極板中的冷卻劑通道的一個(gè)或多個(gè)孔的樹(shù)脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，固化所述樹(shù)脂包括當(dāng)所述雙極板未組裝到燃料電池堆中時(shí)對(duì)所述雙極板進(jìn)行溫度控制加熱。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，固化所述樹(shù)脂包括當(dāng)所述雙極板組裝到燃料電池堆中時(shí)使在約90℃至約100℃的溫度下的水流過(guò)所述一個(gè)或多個(gè)冷卻劑通道。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在不拆卸已經(jīng)組裝到燃料電池堆中的雙極板的情況下固化用于填充所述冷卻劑通...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：Q·倪，A·杜萊莎米，N·I·喬斯，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：潔能氏公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
還沒(méi)有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。