專利名稱：燃料電池導(dǎo)流極板及其加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池領(lǐng)域，尤其涉及燃料電池導(dǎo)流極板及其加工方法。
背景技術(shù)：
燃料電池是一種將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置，具有效率高、污染少和噪音低的特點(diǎn)。
燃料電池的內(nèi)部核心部件是膜電極(MEA)，該膜電極由一張質(zhì)子交換膜，以及夾在膜兩面的兩張多孔性的可導(dǎo)電的材料如碳紙組成。在膜與碳紙的兩邊界面上含有均勻細(xì)小分散的引發(fā)電化學(xué)反應(yīng)的催化劑，如金屬鉑催化劑。膜電極兩邊用導(dǎo)電物體(一般稱之為導(dǎo)流極板)將發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中生成的電子通過(guò)外電路引出，構(gòu)成電流回路。導(dǎo)流極板可以是金屬材料的極板，也可以是石墨材料的極板。
在燃料電池中，一般用空氣或氧氣作為氧化劑，氫氣或者甲醇，乙醇等用作燃料。如果以氫氣作為燃料、空氣作為氧化劑的質(zhì)子交換膜燃料電池中，燃料電池工作時(shí)發(fā)生如下的反應(yīng)負(fù)極正極在燃料電池工作時(shí)，負(fù)極端的氫氣通過(guò)滲透穿過(guò)多孔材料，到達(dá)催化層發(fā)生氧化反應(yīng)，燃料氫氣失去電子，產(chǎn)生正離子質(zhì)子。電子通過(guò)外電路向正極遷移，質(zhì)子通過(guò)質(zhì)子交換膜向正極遷移。而燃料電池的正極端氧化劑滲透穿過(guò)多孔材料，到達(dá)催化層，接受從外電路來(lái)的電子，發(fā)生還原反應(yīng)，結(jié)合從隔膜傳遞過(guò)來(lái)的正離子，生成水。為了輸送燃料、氧化劑以及產(chǎn)生的水，一般要在導(dǎo)流極板上加工出一條以上的導(dǎo)流槽。
質(zhì)子交換膜燃料電池一般都是由若干個(gè)單電池或電池組組成。一般可以通過(guò)監(jiān)視燃料電池單電池或電池組的電壓來(lái)監(jiān)控檢測(cè)燃料電池的發(fā)電異常。燃料電池在運(yùn)行過(guò)程中，有可能會(huì)突然發(fā)生其中的一個(gè)燃料電池堆模塊出現(xiàn)故障，比如某個(gè)燃料電池堆模塊中一個(gè)單電池出現(xiàn)低電壓，零電壓，或者電池堆中的某個(gè)電極被擊穿，這時(shí)燃料電池堆必須及時(shí)停止反應(yīng)。燃料電池在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的單個(gè)電池或電池組低電壓、零電壓或電極被擊穿都會(huì)使電壓處于異常的狀態(tài)。所以需要在燃料電池運(yùn)行過(guò)程中對(duì)燃料電池堆進(jìn)行巡檢，監(jiān)控燃料電池單電池或電池組的電壓，以判斷燃料電池是否正常工作，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)故障時(shí)，迅速停止燃料電池堆反應(yīng)，以免造成對(duì)整個(gè)燃料電池堆的破壞。這些都需要把燃料電池單電池或電池組的電壓引出來(lái)，以便于測(cè)量和監(jiān)控，來(lái)保障燃料電池的安全運(yùn)行。
如圖1至圖3所示，為了監(jiān)控檢測(cè)燃料電池的電壓，CN 2691070Y公開(kāi)了一種帶有電壓監(jiān)控檢測(cè)槽孔的燃料電池導(dǎo)流極板，其中該導(dǎo)流極板包括導(dǎo)流極板本體3，在該導(dǎo)流極板本體的一面或雙面設(shè)有導(dǎo)流槽及導(dǎo)流孔31、32、33，其特征在于，在所述的導(dǎo)流極板本體的一面或雙面的左右或上下端部開(kāi)設(shè)可供接插件容置的電壓檢測(cè)槽36，或者在所述的導(dǎo)流極板本體的左右或上下側(cè)面開(kāi)設(shè)可供接插件容置的電壓檢測(cè)孔37。所述的接插件由彈性較強(qiáng)的金屬材料做成，當(dāng)其壓入檢測(cè)槽36或檢測(cè)孔37后，可自行張開(kāi)緊貼檢測(cè)槽或檢測(cè)孔。
在該技術(shù)方案中，在監(jiān)控檢測(cè)電壓時(shí)，只需要將接插件插在檢測(cè)槽36或檢測(cè)孔37中便可，使用方便。但是，這種電壓檢測(cè)方案具有一些缺點(diǎn)或不足。首先，如果燃料電池中的導(dǎo)流極板是石墨材料的極板，由于石墨材料本身是脆性的，所以在上面加工槽或孔會(huì)進(jìn)一步影響石墨極板的強(qiáng)度，破環(huán)石墨極板本來(lái)的結(jié)構(gòu)，并且加工也并不容易。其次，接插件和電壓監(jiān)控監(jiān)測(cè)槽或孔之間的連接是靠接插件彈性張開(kāi)而與電壓監(jiān)控檢測(cè)槽或孔之間的摩擦力來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此這種連接方式并不牢固，并且因?yàn)闄z測(cè)槽或檢測(cè)孔的尺寸一般很小，寬度大約為0.5-5mm，深度大約為0.1-1mm，所以接插件插入檢測(cè)槽或孔中的長(zhǎng)度很短，摩擦面(摩擦力)也就非常小，所以使得這種連接方式更加不牢固，在使用過(guò)程中很容易脫落。再次，當(dāng)導(dǎo)流極板比較薄的時(shí)候，開(kāi)設(shè)的監(jiān)控檢測(cè)槽或孔可能會(huì)和導(dǎo)流極板上的導(dǎo)流槽等發(fā)生干涉，從而影響燃料電池的整體結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種監(jiān)控檢測(cè)方便、易于實(shí)現(xiàn)、連接牢固的燃料電池導(dǎo)流極板及其加工方法。
本發(fā)明提供一種燃料電池導(dǎo)流極板，其特征在于，在導(dǎo)流極板的端面上設(shè)置有導(dǎo)電膠以及一端與導(dǎo)電膠膠結(jié)在一起的導(dǎo)體，該導(dǎo)體的另一端伸出到所述導(dǎo)流極板之外。
本發(fā)明還提供一種導(dǎo)流極板的加工方法，其特征在于，該方法包括將導(dǎo)電膠均勻涂布到導(dǎo)流極板的端面上，將導(dǎo)體壓在導(dǎo)電膠上，并固化。
采用本發(fā)明的技術(shù)方案，能方便地通過(guò)膠結(jié)在導(dǎo)流極板上的導(dǎo)體對(duì)燃料電池的單電池或電池組實(shí)現(xiàn)電壓監(jiān)控檢測(cè)，以保障燃料電池的安全運(yùn)行。用導(dǎo)電膠連接導(dǎo)體和導(dǎo)流極板能保證連接牢固，且操作簡(jiǎn)單。可在任何合適的部位把導(dǎo)體用導(dǎo)電膠連接到導(dǎo)流極板端面上，這樣可以避免與其余部件之間的干涉。


圖1至圖3是現(xiàn)有導(dǎo)流極板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的導(dǎo)流極板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖4中導(dǎo)流極板的局部放大圖；圖6為具有另一種結(jié)構(gòu)的導(dǎo)流極板的局部放大圖；圖7和圖8是連接在導(dǎo)流極板上的兩種導(dǎo)體的示意圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D4和圖5，本發(fā)明提供一種燃料電池導(dǎo)流極板1，其中在導(dǎo)流極板1的端面上設(shè)置有導(dǎo)電膠2以及一端與導(dǎo)電膠2膠結(jié)在一起的導(dǎo)體3，該導(dǎo)體3的另一端伸出到導(dǎo)流極板1之外。
優(yōu)選地，導(dǎo)電膠2設(shè)置在導(dǎo)流極板1的拐角處的端面上，導(dǎo)體3通過(guò)導(dǎo)電膠2膠結(jié)在該端面上。根據(jù)需要，導(dǎo)電膠2及導(dǎo)體3可以設(shè)置在導(dǎo)流極板1的四個(gè)端面中的任意端面上。
導(dǎo)電膠2在一定的溫度和壓力下固化，溫度優(yōu)選為室溫至200攝氏度，固化時(shí)間優(yōu)選為2分鐘至24小時(shí)，把導(dǎo)流極板1和導(dǎo)體3連接成為電連接的一個(gè)整體，從而可以通過(guò)測(cè)量導(dǎo)體3之間的電壓實(shí)現(xiàn)對(duì)單電池或電池組電壓的監(jiān)控檢測(cè)。
這種利用導(dǎo)電膠2進(jìn)行電壓監(jiān)控檢測(cè)的燃料電池導(dǎo)流極板可以是金屬極板，也可以是石墨極板。使用的導(dǎo)電膠2可以是單組分的或多組分的銀粉導(dǎo)電膠，銅粉導(dǎo)電膠，金導(dǎo)電膠等類型，這些導(dǎo)電膠都可以商購(gòu)得到。被連結(jié)的導(dǎo)流極板1部位一般需要進(jìn)行清洗，或者打毛除油處理，或者化學(xué)處理等。采用玻璃棒，毛筆或者刮刀等進(jìn)行涂膠，保證導(dǎo)電膠2均勻地涂在導(dǎo)流極板1上。和導(dǎo)電膠2連結(jié)在一起的導(dǎo)體1可以是導(dǎo)線、金屬塊(參照?qǐng)D8)或其它可以導(dǎo)電的物質(zhì)。
另外，如圖6所示，在導(dǎo)流極板2端面上可以加工出和導(dǎo)體3形狀對(duì)應(yīng)的凹下部分，把導(dǎo)體3嵌在導(dǎo)流極板2的凹下部分，這樣導(dǎo)體1和導(dǎo)流極板3能更好的結(jié)合在一起，能有效地防止在導(dǎo)電膠2固化的過(guò)程中由于導(dǎo)體3相對(duì)導(dǎo)流極板1的躥動(dòng)而影響膠結(jié)效果。
本發(fā)明還提供一種導(dǎo)流極板的加工方法，其中，該方法包括將導(dǎo)電膠2均勻涂布到導(dǎo)流極板的端面上，將導(dǎo)體3壓在導(dǎo)電膠2上，并固化。
優(yōu)選地，導(dǎo)電膠的固化溫度在室溫-200攝氏度，固化時(shí)間為至少2分鐘，優(yōu)選為2分鐘至24小時(shí)。
優(yōu)選地，該方法還包括在導(dǎo)流極板1的端面上加工出與導(dǎo)體3形狀對(duì)應(yīng)的凹下部分，然后將導(dǎo)電膠2均勻涂布到凹下部分內(nèi)。
下面，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
實(shí)施例1選用的導(dǎo)流極板1是石墨極板，其尺寸為100mm×100mm×2mm，導(dǎo)體3使用長(zhǎng)方形條狀的鎳片。導(dǎo)電膠2選用單組分的GBZ深圳市聚人成電子材料有限公司的室溫快干導(dǎo)電膠GBZ-908。把膠糊拌勻，用毛筆把導(dǎo)電膠2均勻地涂刷在清洗過(guò)的導(dǎo)流極板1的端面上，然后把鎳片3壓在導(dǎo)電膠上面，表干時(shí)間為30分鐘，在室溫(25攝氏度)下固化24小時(shí)制得所需的導(dǎo)流極板。所制得的導(dǎo)流極板和導(dǎo)線之間連接比較牢固。導(dǎo)電性能良好，電阻為0.03歐姆，完全可以滿足需要。
實(shí)施例2選用的導(dǎo)流極板1是石墨極板，其尺寸為100mm×100mm×2mm，導(dǎo)體3使用長(zhǎng)方形條狀的鎳片。導(dǎo)電膠2選用單組分的深圳市匯博電子材料有限公司的TK129-L導(dǎo)電膠。把膠糊拌勻，用玻璃棒把導(dǎo)電膠2均勻地涂在清洗過(guò)的導(dǎo)流極板1的端面上，然后把鎳片3壓在導(dǎo)電膠上面，在125度的溫度下固化60分鐘制得所需的導(dǎo)流極板。所制得的導(dǎo)流極板和導(dǎo)線之間連接牢固。導(dǎo)電性能良好，電阻為0.2歐姆，完全可以滿足需要。
實(shí)施例3選用的導(dǎo)流極板1是金屬極板，其尺寸為100mm×100mm×2mm，導(dǎo)體3使用長(zhǎng)方形條狀的鎳片。導(dǎo)電膠2選用單組分的GBZ深圳市聚人成電子材料有限公司的導(dǎo)電膠GBZ-905。把膠糊拌勻，用毛筆把導(dǎo)電膠2均勻地涂刷在清洗過(guò)的導(dǎo)流極板1的端面上，然后把鎳片3壓在導(dǎo)電膠上面，在180度的溫度下固化3分鐘制得所需的導(dǎo)流極板。所制得的導(dǎo)流極板和導(dǎo)線之間連接牢固。導(dǎo)電性能良好，電阻為0.13歐姆，完全可以滿足需要。
實(shí)施例4選用的導(dǎo)流極板1是石墨極板，其尺寸為100mm×100mm×2mm，導(dǎo)體3使用長(zhǎng)方形條狀的鎳片。導(dǎo)電膠2選用廣州儒興科技開(kāi)發(fā)有限公司的雙組分導(dǎo)電膠1120，組分混合(重量比)A∶B＝9∶1。把膠糊拌勻，用玻璃棒把導(dǎo)電膠2均勻地涂在清洗過(guò)的導(dǎo)流極板1的端面上，然后把鎳片3壓在導(dǎo)電膠上面，在80度的溫度下固化60分鐘制得所需的導(dǎo)流極板。所制得的導(dǎo)流極板和導(dǎo)線之間連接牢固。導(dǎo)電性能良好，電阻為0.25歐姆，完全可以滿足需要。
實(shí)施例5選用的導(dǎo)流極板1是石墨極板，導(dǎo)體3使用直徑為1mm的銅導(dǎo)線，在導(dǎo)流極板1的端面上加工出一個(gè)對(duì)應(yīng)于導(dǎo)線3形狀的凹下部分。導(dǎo)電膠2選用單組分的深圳市匯博電子材料有限公司的TK129-L導(dǎo)電膠。把膠糊拌勻，用玻璃棒均勻地把導(dǎo)電膠涂在導(dǎo)流極板1凹下部位上，然后把導(dǎo)線3嵌在導(dǎo)流極板1凹下部分的導(dǎo)電膠上面，在125攝氏度的溫度下固化60分鐘制得所需的導(dǎo)流極板。所制得的導(dǎo)流極板和金屬塊之間連接牢固。導(dǎo)電性能良好，電阻為0.22歐姆，完全可以滿足需要。
采用本發(fā)明的導(dǎo)流極板，利用導(dǎo)電膠將導(dǎo)體膠結(jié)在導(dǎo)流極板的端面上，能方便地對(duì)燃料電池的單電池或電池組實(shí)現(xiàn)電壓監(jiān)控檢測(cè)，以保障燃料電池的安全運(yùn)行。用導(dǎo)電膠連接導(dǎo)體和導(dǎo)流極板能保證連接牢固，且操作簡(jiǎn)單?？稍谌魏魏线m的部位把導(dǎo)體用導(dǎo)電膠連接到導(dǎo)流極板端面上，這樣可以避免與其余部件之間的干涉。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池導(dǎo)流極板，其特征在于，在導(dǎo)流極板的端面上設(shè)置有導(dǎo)電膠以及一端與導(dǎo)電膠膠結(jié)在一起的導(dǎo)體，該導(dǎo)體的另一端伸出到所述導(dǎo)流極板之外。
2.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)流極板，其中，所述導(dǎo)電膠位于導(dǎo)流極板的拐角處。
3.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)流極板，其中，所述導(dǎo)流極板的端面上設(shè)置有凹下部分，所述導(dǎo)電膠位于所述凹下部分內(nèi)。
4.如權(quán)利要求3所述的導(dǎo)流極板，其中，所述凹下部分位于導(dǎo)流極板的拐角處。
5.如權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的導(dǎo)流極板，其中，所述導(dǎo)體為導(dǎo)線或金屬塊。
6.一種導(dǎo)流極板的加工方法，其特征在于，該方法包括將導(dǎo)電膠均勻涂布到導(dǎo)流極板的端面上，將導(dǎo)體壓在導(dǎo)電膠上，并固化。
7.如權(quán)利要求6所述的加工方法，其中，所述固化的溫度為室溫至200攝氏度，固化的時(shí)間為至少2分鐘。
8.如權(quán)利要求6所述的加工方法，其中，導(dǎo)電膠被涂布在靠近導(dǎo)流極板拐角處的端面上。
9.如權(quán)利要求6所述的加工方法，其中，該方法還包括在導(dǎo)流極板的端面上加工出與導(dǎo)體形狀對(duì)應(yīng)的凹下部分，所述導(dǎo)電膠均勻涂布到凹下部分內(nèi)。
10.如權(quán)利要求9所述的加工方法，其特征在于，所述凹下部分位于靠近導(dǎo)流極板拐角處的端面上。
11.如權(quán)利要求6至10中任意一項(xiàng)所述的加工方法，其特征在于，所述導(dǎo)體使用導(dǎo)線或金屬塊。
全文摘要
一種燃料電池導(dǎo)流極板及其加工方法，該導(dǎo)流極板包括在導(dǎo)流極板的端面上設(shè)置的導(dǎo)電膠以及一端與導(dǎo)電膠膠結(jié)在一起的導(dǎo)體，該導(dǎo)體的另一端伸出到導(dǎo)流極板之外。該導(dǎo)流極板的加工方法包括將導(dǎo)電膠均勻涂布到導(dǎo)流極板的端面上，將導(dǎo)體壓在導(dǎo)電膠上，并固化。該燃料電池導(dǎo)流極板中導(dǎo)體和導(dǎo)流極板的連接更加牢固，且操作簡(jiǎn)單，并且可在任何合適的部位把導(dǎo)體用導(dǎo)電膠連接到導(dǎo)流極板端面上，這樣可以避免與其余部件之間的干涉。
文檔編號(hào)H01M4/86GK1905260SQ20051008710
公開(kāi)日2007年1月31日 申請(qǐng)日期2005年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月26日
發(fā)明者董俊卿, 賀光源, 陳春山 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司