燃料电池双极板及燃料电池的制作方法

1.本技术属于燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池双极板及燃料电池。


背景技术：

2.燃料电池的双极板一般由阴阳单极板通过粘合工艺制备，粘合后中间的流道作为冷却液的通道，双极板粘合工艺对密封性有着直接的影响。双极板粘合工艺中，通常通过丝网印刷或点胶的方式将粘接胶水涂于极板的施胶位置上，双板贴合压紧后进行固化处理，以达到密封的目的。随着燃料电池功率的增加，极板面积也越来越大，双极板之间需要粘接的长度也越来越长，对粘接面的要求也越来越高。
3.在通过丝网印刷工艺涂覆粘接胶或用点胶机点胶粘接时，由于粘合后粘接槽中的胶水存在气泡，固化时气体受热膨胀，易在胶槽内形成连通的气孔，影响双极板粘接密封性。


技术实现要素：

4.本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术提出一种燃料电池双极板及燃料电池，可以有效避免粘接胶中气泡在固化时形成连通的气孔，保证双极板粘接密封性。
5.第一方面，本技术提供了一种燃料电池双极板，包括：
6.第一极板，所述第一极板设有第一粘接区，所述第一粘接区围设于所述第一极板的流场区域的外侧，所述第一粘接区设有第一粘接槽，所述第一粘接槽的底面为施胶面；
7.第二极板，所述第二极板与所述第一极板相对设置，所述第二极板设有与所述第一粘接区正对的第二粘接区，所述第二粘接区围设于所述第二极板的流场区域的外侧，所述第二粘接区设有两条相互平行的第二粘接槽，两条所述第二粘接槽分别位于所述第一粘接槽的槽口两端，所述第二粘接槽的槽口与所述第一粘接槽的槽口部分重叠。
8.根据本技术的燃料电池双极板，通过与第一粘接槽的槽口两端对应的两条第二粘接槽，以第一粘接槽的底面作为施胶面，第二粘接槽的槽口与第一粘接槽的槽口部分重叠，提供复杂的粘接面，可以有效避免粘接胶中气泡在固化时形成连通的气孔，保证双极板粘接密封性。
9.根据本技术的一个实施例，两条所述第二粘接槽相互靠近的侧壁之间的距离小于所述第一粘接槽的槽口宽度，两条所述第二粘接槽相互远离的侧壁之间的距离大于所述第一粘接槽的槽口宽度。
10.根据本技术的一个实施例，所述第一粘接槽与所述第二粘接槽的槽口重叠区域的宽度大于所述第一粘接槽的深度，且小于三分之一的所述第一粘接槽的槽口宽度。
11.根据本技术的一个实施例，所述第一粘接槽与所述第二粘接槽的槽口重叠区域的宽度大于所述第二粘接槽的深度，且小于二分之一的所述第二粘接槽的槽口宽度。
12.根据本技术的一个实施例，所述第一粘接区还设有与所述第一粘接槽平行的两条
溢胶槽，两条所述溢胶槽分别位于所述第一粘接槽的两侧。
13.根据本技术的一个实施例，所述溢胶槽的容积不小于二分之一的所述第一粘接槽和所述第二粘接槽的容积之和。
14.根据本技术的一个实施例，所述溢胶槽的宽度为0.5mm-1mm，所述溢胶槽的深度为0.1mm-0.3mm。
15.根据本技术的一个实施例，所述第一粘接槽的槽口宽度为2mm-4mm，所述第一粘接槽的深度为0.03mm-0.15mm。
16.根据本技术的一个实施例，所述第二粘接槽的槽口宽度为0.8mm-2mm，所述第二粘接槽的深度为0.03mm-0.15mm。
17.第二方面，本技术提供了一种燃料电池，该燃料电池包括：
18.如上述第一方面所述的燃料电池双极板。
19.根据本技术的燃料电池，通过与第一粘接槽的槽口两端对应的两条第二粘接槽，以第一粘接槽的底面作为施胶面，第二粘接槽的槽口与第一粘接槽的槽口部分重叠，提供复杂的粘接面，可以有效避免粘接胶中气泡在固化时形成连通的气孔，保证双极板粘接密封性。
20.本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
21.本技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
22.图1是本技术实施例提供的燃料电池双极板的截面示意图；
23.图2是本技术实施例提供的燃料电池双极板的粘接胶的截面示意图；
24.图3是本技术实施例提供的第一极板的结构示意图。
25.附图标记：
26.第一极板100，第一粘接区101，流场区域102，极板气腔103，极板水腔104，第一粘接槽110，施胶面111，溢胶槽120，第二极板200，第二粘接槽210，粘接胶300。
具体实施方式
27.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
28.下面参考图1-图3描述根据本技术实施例的燃料电池双极板和燃料电池。
29.燃料电池是通过氢气和氧气进行电化学反应将化学能直接转化为电能的装置，具有能量转换效率高、排放物无污染的特点。
30.在燃料电池结构中，双极板和膜电极构成单电池，单电池通过密封堆叠形成并联结构的电堆。作为燃料电池的重要组成部分，双极板起着提供燃料电池反应所需要的气体、排出反应生成的水和控制燃料电池温度的重要作用。
31.在实际执行中，燃料电池的极板可以为石墨板、金属板或复合板。
32.如图1所示，本技术实施例的燃料电池双极板包括第一极板100和第二极板200。
33.在该实施例中，第一极板100可以为粘接过程中处于下方的极板，第二极板200可以为粘接过程中处于上方的极板。
34.第一极板100和第二极板200粘接，在第一极板100的上侧和第二极板200的下侧之间形成冷却流道区域，称为流场区域102，燃料电池冷却液在流场区域102内流动对电池进行降温。
35.第一极板100设有第一粘接区101，第一粘接区101围设于第一极板100的流场区域102的外侧，第二极板200与第一极板100相对设置，第二极板200设有与第一粘接区101正对的第二粘接区。
36.其中，第一粘接区101和第二粘接区是第一极板100和第二极板200上进行粘接的区域。
37.第一粘接区101和第二粘接区围住燃料电池冷却液的流场区域102，通过第一粘接区101和第二粘接区域的粘接，保证中间冷却液通道的密封性。
38.如图3所示，第一极板100的流场区域102的外侧设有一圈第一粘接区101，在第二极板200的流场区域102的外侧对应设有一圈第二粘接区。
39.在实际执行中，第一粘接区101可以将第一极板100的极板气腔103以及第一极板100的极板水腔104分隔包围，相应的，第二粘接区可以将第二极板200的气腔以及水腔分隔包围。
40.在该实施例中，第一粘接区101设有第一粘接槽110，第一粘接槽110的底面为施胶面111。
41.在实际执行中，粘接过程中将第一极板100放置于第二极板200的下方，在第一粘接槽110的底面施胶面111可以进行点胶或丝网印刷施胶，施胶位置可以为施胶面111的中心位置。
42.在该实施例中，第二粘接区设有两条相互平行的第二粘接槽210，两条第二粘接槽210分别位于第一粘接槽110的槽口两端，第二粘接槽210的槽口与第一粘接槽110的槽口部分重叠。
43.需要说明的是，当第一极板100和第二极板200叠合压紧、粘接区中心对齐时，第一极板100和第二极板200的粘接槽部分区域重叠，形成连续的粘接胶填充区，第一粘接槽110施胶面111上的胶会先填充第一极板100的第一粘接槽110，然后溢流填充上侧第二极板200的第二粘接槽210。
44.第二粘接槽210的槽口与第一粘接槽110的槽口部分重叠，第一极板100和第二极板200之间的粘接面包括第一个第二粘接槽210与第一极板100的粘接面、第一个第二粘接槽210与第一粘接槽110的粘接面、第一粘接槽110与第二极板200的粘接面、第二个第二粘接槽210与第一粘接槽110的粘接面以及第二个第二粘接槽210与第一极板100的粘接面。
45.在该实施例中，第一极板100和第二极板200的粘接面复杂，可以避免粘接胶300中气泡在固化时形成连通的气孔。
46.粘接过程中空气会由第一粘接槽110的底面中心位置向两侧排出，第一极板100和第二极板200粘接的密封效果更好。
47.根据本技术实施例提供的燃料电池双极板，通过与第一粘接槽110的槽口两端对
应的两条第二粘接槽210，以第一粘接槽110的底面作为施胶面111，第二粘接槽210的槽口与第一粘接槽110的槽口部分重叠，提供复杂的粘接面，可以有效避免粘接胶300中气泡在固化时形成连通的气孔，保证双极板粘接密封性。
48.在一些实施例中，两条第二粘接槽210相互靠近的侧壁之间的距离小于第一粘接槽110的槽口宽度，两条第二粘接槽210相互远离的侧壁之间的距离大于第一粘接槽110的槽口宽度。
49.在该实施例中，相互平行的两条第二粘接槽210相互靠近的侧壁之间的距离小于第一粘接槽110的槽口宽度，即两条第二粘接槽210相互靠近的侧壁在竖直方向上是位于第一粘接槽110的槽口上方的。
50.相互平行的两条第二粘接槽210相互远离的侧壁之间的距离大于第一粘接槽110的槽口宽度，即两条第二粘接槽210相互远离的侧壁在竖直方向上位于第一粘接区101的上方，没有位于第一粘接槽110的上方。
51.图2所示为燃料电池双极板的粘接胶300的截面示意图，如图2所示，两条第二粘接槽210内填充的粘接胶300位于第一粘接槽110内填充的粘接胶300的两端。
52.两条第二粘接槽210相互靠近的侧壁位于第一粘接槽110的槽口上方，两条第二粘接槽210相互远离的侧壁位于第一极板100的上方，实现第一粘接槽110和第二粘接槽210内粘接胶300的可靠粘接。
53.相关技术中，燃料电池的石墨极板表面较为光滑，极板粘接面在受剥离或剪切力时容易破坏，造成双极板冷却液外漏。
54.本技术实施例中，第二粘接槽210内填充的粘接胶300部分与第一极板100粘接，其余部分与第一粘接槽110内填充的粘接胶300粘接，在粘接胶300成型后，镶嵌在第一极板100和第二极板200之间，不仅可以保证第一极板100和第二极板200粘接区的密封性，还可以有效提高第一极板100和第二极板200的粘接强度，可以避免极板粘接面在受剪切力时破坏。
55.在一些实施例中，第一粘接槽110与第二粘接槽210的槽口重叠区域的宽度大于第一粘接槽110的深度，且小于三分之一的第一粘接槽110的槽口宽度。
56.需要说明的是，第一粘接槽110与第二粘接槽210的槽口重叠区域指的是第一粘接槽110与一个第二粘接槽210的槽口重叠区域。
57.在该实施例中，第一粘接槽110与第二粘接槽210的槽口重叠区域的宽度大于第一粘接槽110的深度，保证第一粘接槽110和第二粘接槽210内粘接胶300抗剪切的强度。
58.第一粘接槽110与第二粘接槽210的槽口重叠区域的宽度同时小于三分之一的第一粘接槽110的槽口宽度，可以使得第一粘接槽110的槽口可以与两个第二粘接槽210的槽口部分重叠。
59.可以理解的是，第一粘接槽110与第二粘接槽210的槽口重叠区域的宽度小于三分之一的第一粘接槽110的槽口宽度，两条第二粘接槽210与第一粘接槽110的槽口重叠区域的宽度小于三分之二的第一粘接槽110的槽口宽度，第一粘接槽110的槽口还保留至少三分之一宽度与第二极板200进行粘接。
60.在一些实施例中，第一粘接槽110与第二粘接槽210的槽口重叠区域的宽度大于第二粘接槽210的深度，且小于二分之一的第二粘接槽210的槽口宽度。
61.在该实施例中，第一粘接槽110与第二粘接槽210的槽口重叠区域的宽度大于第二粘接槽210的深度，保证第一粘接槽110和第二粘接槽210内粘接胶300抗剪切的强度。
62.第一粘接槽110与第二粘接槽210的槽口重叠区域的宽度同时小于二分之一的第二粘接槽210的槽口宽度，可以使得第二粘接槽210的槽口保留至少二分之一宽度与第一极板100进行粘接，保证第一极板100和第二极板200粘接的密封性。
63.在一些实施例中，第一粘接区101还设有与第一粘接槽110平行的两条溢胶槽120，两条溢胶槽120分别位于第一粘接槽110的两侧。
64.在该实施例中，第一极板100的第一粘接区101包括一条第一粘接槽110和两条溢胶槽120，两条溢胶槽120分别平行布置于第一粘接槽110的两侧。
65.在实际执行中，第一极板100的第一粘接槽110的底面为施胶面111，在施胶面111可以进行点胶或丝网印刷施胶，施胶位置在施胶面111中心，当胶量大于第一极板100和第二极板200的粘接槽的总容易，多余的胶会溢流至溢胶槽120进行容纳。
66.需要说明的是，在第一粘接槽110的两侧设置独立的溢胶槽120，可以降低第一极板100和第二极板200进行粘接时对胶量的控制精度，提高燃料电池双极板的粘接工艺可行性。
67.在一些实施例中，溢胶槽120的容积不小于二分之一的第一粘接槽110和第二粘接槽210的容积之和。
68.在该实施例中，第一粘接槽110和第二粘接槽210的容积之和为粘接区总容积，溢胶槽120的容积不小于二分之一的粘接区总容积，可以降低施胶工艺对设备精度的要求。
69.在一些实施例中，溢胶槽120的宽度为0.5mm-1mm，溢胶槽120的深度为0.1mm-0.3mm。
70.在一些实施例中，第一粘接槽110的槽口宽度为2mm-4mm，第一粘接槽110的深度为0.03mm-0.15mm。
71.在一些实施例中，第二粘接槽210的槽口宽度为0.8mm-2mm，第二粘接槽210的深度为0.03mm-0.15mm。
72.下面介绍燃料电池双极板进行粘接的具体实施例。
73.第一极板100上第一粘接槽110的槽口宽度为2mm-4mm，深度为0.03mm-0.15mm；溢胶槽120的宽度为0.5mm-1mm，深度为0.1mm-0.3mm。
74.第二极板200上设有两条第二粘接槽210，第二粘接槽210的槽口宽度为0.8mm-2mm，深度为0.03mm-0.15mm。
75.第一粘接槽110和第二粘接槽210的槽口重叠区域宽度大于两个粘接槽的深度，小于二分之一第二粘接槽210的槽口宽度以及小于三分之一第一粘接槽110的槽口宽度，溢胶槽120的容积不小于第一粘接槽110和第二粘接槽210的容积之和的二分之一。
76.第一极板100位于下方，第二极板200位于上方，以第一极板100的第一粘接槽110的底面为施胶面111。
77.第一极板100和第二极板200叠合压紧，施胶面111上的胶会先填充位于下方的第一粘接槽110，然后溢流填充位于上方的两条第二粘接槽210，空气会由第一粘接槽110的中心位置向两侧排出，当粘接胶300溢流到第一极板100的溢胶槽120，粘接区被完全充满，可以停止施胶。
78.待胶水固化后，第一极板100和第二极板200被粘接成燃料电池双极板。
79.在该实施例中，第一极板100和第二极板200的胶槽结构中的复杂粘接面可以避免粘接胶300中气泡在固化时形成的气孔，保证双极板粘接密封性，第一粘接槽110和第二粘接槽210的粘接胶300截面可以提高粘接强度，避免极板粘接面在受剥离或剪切力时破坏，独立的溢胶槽120结构设计可以降低施胶工艺对施胶设备精度的要求。
80.本技术实施例还提供一种燃料电池。
81.燃料电池包括如上述的燃料电池双极板。
82.根据本技术实施例提供的燃料电池，通过与第一粘接槽110的槽口两端对应的两条第二粘接槽210，以第一粘接槽110的底面作为施胶面111，第二粘接槽210的槽口与第一粘接槽110的槽口部分重叠，提供复杂的粘接面，可以有效避免粘接胶300中气泡在固化时形成连通的气孔，保证双极板粘接密封性。
83.本技术的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
84.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
85.在本技术的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。
86.在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。
87.在本技术的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。
88.在本技术的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。
89.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
90.尽管已经示出和描述了本技术的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本技术的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本技术的范围由权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种燃料电池双极板，其特征在于，包括：第一极板，所述第一极板设有第一粘接区，所述第一粘接区围设于所述第一极板的流场区域的外侧，所述第一粘接区设有第一粘接槽，所述第一粘接槽的底面为施胶面；第二极板，所述第二极板与所述第一极板相对设置，所述第二极板设有与所述第一粘接区正对的第二粘接区，所述第二粘接区围设于所述第二极板的流场区域的外侧，所述第二粘接区设有两条相互平行的第二粘接槽，两条所述第二粘接槽分别位于所述第一粘接槽的槽口两端，所述第二粘接槽的槽口与所述第一粘接槽的槽口部分重叠。2.根据权利要求1所述的燃料电池双极板，其特征在于，两条所述第二粘接槽相互靠近的侧壁之间的距离小于所述第一粘接槽的槽口宽度，两条所述第二粘接槽相互远离的侧壁之间的距离大于所述第一粘接槽的槽口宽度。3.根据权利要求2所述的燃料电池双极板，其特征在于，所述第一粘接槽与所述第二粘接槽的槽口重叠区域的宽度大于所述第一粘接槽的深度，且小于三分之一的所述第一粘接槽的槽口宽度。4.根据权利要求2所述的燃料电池双极板，其特征在于，所述第一粘接槽与所述第二粘接槽的槽口重叠区域的宽度大于所述第二粘接槽的深度，且小于二分之一的所述第二粘接槽的槽口宽度。5.根据权利要求1所述的燃料电池双极板，其特征在于，所述第一粘接区还设有与所述第一粘接槽平行的两条溢胶槽，两条所述溢胶槽分别位于所述第一粘接槽的两侧。6.根据权利要求5所述的燃料电池双极板，其特征在于，所述溢胶槽的容积不小于二分之一的所述第一粘接槽和所述第二粘接槽的容积之和。7.根据权利要求5所述的燃料电池双极板，其特征在于，所述溢胶槽的宽度为0.5mm-1mm，所述溢胶槽的深度为0.1mm-0.3mm。8.根据权利要求1-7任一项所述的燃料电池双极板，其特征在于，所述第一粘接槽的槽口宽度为2mm-4mm，所述第一粘接槽的深度为0.03mm-0.15mm。9.根据权利要求1-7任一项所述的燃料电池双极板，其特征在于，所述第二粘接槽的槽口宽度为0.8mm-2mm，所述第二粘接槽的深度为0.03mm-0.15mm。10.一种燃料电池，其特征在于，包括：如权利要求1-9任一项所述的燃料电池双极板。

技术总结
本申请公开了一种燃料电池双极板及燃料电池，属于燃料电池技术领域。燃料电池双极板包括：第一极板，第一极板设有第一粘接区，第一粘接区围设于第一极板的流场区域的外侧，第一粘接区设有第一粘接槽，第一粘接槽的底面为施胶面；第二极板，第二极板与第一极板相对设置，第二极板设有与第一粘接区正对的第二粘接区，第二粘接区围设于第二极板的流场区域的外侧，第二粘接区设有两条相互平行的第二粘接槽，两条第二粘接槽分别位于第一粘接槽的槽口两端，第二粘接槽的槽口与第一粘接槽的槽口部分重叠。该燃料电池双极板的第二粘接槽的槽口与第一粘接槽的槽口部分重叠，有效避免粘接胶中气泡在固化时形成连通的气孔，保证双极板粘接密封性。封性。封性。


技术研发人员：张金见 晏清清 徐一凡
受保护的技术使用者：上海氢晨新能源科技有限公司
技术研发日：2023.04.21
技术公布日：2023/7/25