混合密封的塗覆方法

2023-05-03 10:39:16 1

專利名稱：混合密封的塗覆方法
技術領域：
本發明涉及燃料電池系統，更確切地說，是一種製造就地成形的密封的方法，該密 封用於在燃料電池系統的板之間進行密封。
背景技術：
燃料電池系統在很多應用方面被越來越多地用作能源。例如，已有人提出將燃料 電池系統用於耗能物體，例如用於車輛中取代內燃機。這種系統已經在共同擁有的、專利號 為7459227的美國專利中公開，在此通過引用結合其全文。就像攝像機、電腦和其他類似物 中的可攜式電源一樣，燃料電池也可用作樓宇和住宅的固定發電設備。通常，燃料電池產生 的電可為電池充電，或為電動機供能。燃料電池是電化學裝置，結合了燃料(如氫氣)和氧化劑(如氧氣)來產生電。氧氣 通常由氣流供應。氫氣和氧氣結合形成水。例如，也可使用其他燃料，如天然氣、甲醇、汽油 以及煤的衍生合成燃料。燃料電池所用的基本工藝是高效的，基本上無汙染、安靜、不需要移動的零部件 (除了空氣壓縮機、冷卻風扇、泵和致動器外)，且可構造成僅留下熱和水作為副產品。根據 使用的環境，術語「燃料電池」通常用來指一個單獨的電池或多個電池。多個電池通常綑紮 在一起，且用於構成具有通常以電串聯方式布置的多個電池的電池堆。由於單個燃料電池 可被裝配形成不同尺寸的電池堆，燃料電池系統可設計成生產所需的能量輸出水平以針對 不同的應用提供設計靈活性。已知的普通類型的燃料電池是質子交換膜(PEM)燃料電池。PEM燃料電池包括三 個基本部件，陰極、陽極和電解質膜。陰極和陽極通常包括磨碎的催化劑，例如鉬，由碳粒子 支撐並與離聚物混合。電解質膜夾在陰極和陽極之間形成膜電極組件(MEA)。MEA置於多孔 擴散介質(DM)之間。DM有助於氣態反應物(通常是來自空氣中的氫氣和氧氣)傳送到MEA 限定的活性區，用以產生燃料電池的電化學反應。非導電墊圈使燃料電池堆的各個部件電 絕緣。當MEA和DM層壓在一起形成單元時，例如，與其他部件如墊圈或類似物一起，這個 組件通常被稱為組合電極組件(UEA )。UEA位於燃料電池板之間，該燃料電池板用作燃料電 池的集電器。位於燃料電池板之間的UEA部件通常被稱為「非耐用品(softgoods)」。典型 的燃料電池板具有進料區，該區域將氣態反應物均勻地分配至燃料電池堆的燃料電池及它 們之間。進料區具有較寬的跨距，有助於燃料電池板連接在一起，如通過焊接，而且也有利 於流體在連接的板內在不同高度之間移動。進料區包括供給孔，通過燃料電池板中形成的 流場，將氣態反應物從供應歧管分配到燃料電池的活性區。進料區還包括排放孔，將殘餘的 氣態反應物和生成物從流場引導至排放歧管。可包含一百多個板的燃料電池堆被壓縮，通過穿過電池堆的角部並在電池堆的端 部錨固到框架的螺栓而將元件保持在一起。為了防止流體從板組件之間出現不希望的洩 漏，通常使用密封。密封沿著板組件的周緣和板中形成的流路的選定區域設置。
當密封表面是均勻的平坦且平行狀時，可在板之間使用常規密封件。一個現有技 術的解決方案包括，分別使三維工程密封件(three-dimensional engineered seal)的形 狀特別地與輪廓表面一致。該三維密封可以是全金屬的，全彈性材料的，或是兩者的結合。 然而，這些現有技術中的密封件可能過於昂貴。另外，這些密封對尺寸和環境的變化非常敏 感，這使得其不適於全規模生產。在生產步驟中，工程密封件還需要高度精確的放置。由於 這種工程密封不粘附於任何一個板，因此密封可能會在壓縮和錨固在合適位置之前出現移 動，從而對密封產生不利影響。為了避免移動，可增加金屬墊片或金屬箔來夾住並完全支撐 所述工程密封，以防止發生偏轉。然而，由於金屬墊片必須具有抵抗密封在壓力作用下偏轉 的強度和厚度，因此使用金屬墊片是不期望的。金屬墊片還必須完全粘接到密封上，以防止 在多次重複的燃料電池操作中發生分離。因此，採用金屬墊片會不期望地增加燃料電池的 複雜性和成本。新的彈性密封材料使以下情形成為可能，S卩，通常通過自動控制的噴嘴，將可流動 的密封劑直接分配到其中一個板上。然而，燃料電池板的幾何形狀要求被密封的流體沿著 彎曲的流路通過燃料電池。通常，彎曲的流路包括降低流體流動速率的開放區域，以及由每 個板的表面特徵形成的區域減小的流路，從而形成待密封的三維表面。這些表面特徵還使 得待密封的區域具有不同的厚度，從而需要分配不同厚度的密封材料。另外，控制分配噴嘴 以三維移動是困難且成本高的，且僅通過分配噴嘴來沉積密封件的過程是很耗時的，並受 到密封劑材料流動性的限制。在較高的線速下，密封劑呈現不希望的波狀擺動和拉伸，降低 沉積的厚度。由於必須對分配速度進行限制，並且由於燃料電池板周邊上複雜的三維表面 特徵，分配過程需要一段難以接受的長時間才能完成，在此過程中未固化的密封劑被不必 要地暴露於汙染。而且，由於密封劑在未固化的狀態具有一定的流動性，在密封劑塗覆過程 中的較長時間會導緻密封劑在固化之前，產生不希望的移動或形狀改變，而再次對密封整 體性產生不利影響。而且，由於密封焊珠沿著密封表面跟隨圍繞板的複雜流路，因而不可能將密封劑 分配為單一的、連續的焊珠(bead)。相反，必須對多個、不連續的密封劑焊珠進行設置，以使 焊珠的斷裂、流痕、交叉和/或重疊所產生的影響最小化。密封劑焊珠之間的斷裂會降低密 封整體性，而焊珠的流痕、交叉和重疊會導致在既定位置塗覆的密封劑出現過剩而浪費，也 會對密封本身或對燃料電池堆的性能，或對兩者產生不良的影響。因此，很希望能發明一種就地成形的密封組件，及其塗覆方法，用於在燃料電池系 統的板之間進行密封，其中密封組件和其製造防止流體從燃料電池系統洩露，有助於在燃 料電池系統中維持所需的流體速度，並進一步解決上述各種困難。

發明內容
根據本發明，已經令人驚奇地發明了一種形成用於燃料電池系統的板間密封的密 封組件的方法，其中該密封組件結構防止流體從燃料電池系統中洩露，有助於維持燃料電 池系統中流體流動的期望速度，並提供多項優點。該方法包括以下幾個步驟沿著燃料電池板的需要密封材料的周邊密封區域 分配可流動的密封材料；將預製的模板定位成靠近所述板的至少一部分，該模板包括與 所述板的第二密封區相對應的預定孔，這些孔與至少一些所分配的密封材料共同延伸(coextensive)；將可流動的密封材料分配到所述孔中；和使所述可流動的密封材料凝固成 不可流動的狀態。在所述方法的一個實施例中，沿著單一軸線，所述分配步驟基本線性地在燃料電 池板的基本平坦部分上發生。在所述方法的另一實施例中，所述預製的模板包括孔，所述孔與所述板的需要非 線性密封材料沉積的複雜密封區域相對應。更優化地，與所述複雜密封區域相對應並限定 所述複雜密封區域的所述孔還包括不同的深度，用以接收不同厚度的密封材料，從而限定 第三維度，用以對可流動的密封材料的塗覆進行控制。不同深度的孔的外周邊可由在所述 模板下側上形成的表面特徵限定並包括在所述模板下側上形成的表面特徵，其中所述模板 表面特徵與所述燃料電池板上的對應表面特徵匹配接合，以在密封材料塗覆期間正確地定 位所述模板。在另一實施例中，用於燃料電池的板包括具有第一表面、第二表面和多個形成於 其中的端部開口的板；在所述板的第一表面上形成的流場，該流場包括入口區和出口區，所 述入口區和出口區具有進料區通道，以提供與至少一個端部開口的流體連通；和至少一個 細長的就地成形的密封件，該密封件形成在適於與附近的燃料電池板相配合的板上以在它 們之間形成基本上不透水的密封，所述密封由通過線性分配過程與利用模板的塗覆的組合 而直接沉積在所述板上的密封材料形成。因此，本發明提供下列技術方案。技術方案1 一種用於在燃料電池板上形成就地成形的密封的方法，包括 將可流動的密封材料分配到燃料電池板的需要所述密封材料的第一密封區上；
將預製的模板放置成鄰近所述燃料電池板的至少一部分，該模板包括與所述板的第二 密封區相對應的孔，所述孔與第一密封區的至少一部分共同延伸； 將所述可流動的密封材料塗覆於所述孔中；和 使所述可流動的密封材料固化成不可流動的狀態。技術方案2 根據技術方案1所述的方法，其中，所述分配步驟沿著單一軸線基本 線性地發生於所述燃料電池板的基本平坦的部分上。技術方案3 根據技術方案2所述的方法，其中，所述孔與所述燃料電池板的非線 性密封區相對應並限定該非線性密封區。技術方案4:根據技術方案3所述的方法，其中，所述非線性密封區環繞所述燃料 電池板中的至少一個端部開口。技術方案5 根據技術方案2所述的方法，其中，第二密封區與所述燃料電池板密 封區的非線性部分相對應。技術方案6 根據技術方案5所述的方法，其中，第二密封區還與所述燃料電池板 的具有三維表面特徵的部分相對應。技術方案7 根據技術方案6所述的方法，其中，所述模板還包括與所述燃料電池 板的三維表面特徵匹配接合以在所述塗覆步驟中定位所述模板的表面特徵。技術方案8 根據技術方案7所述的方法，其中，所述模板下表面的至少一部分限 定阻礙所述密封材料的軸向流動的屏障。技術方案9 一種用於在燃料電池板上形成就地成形的密封的方法，包括
5將可流動的密封材料分配到所述板的需要密封材料的第一密封區上； 將預製的鏤空模板放置成靠近所述板，其中所述鏤空模板包括限定所述板的第二密封 區的空隙，該空隙與第一密封區的至少一部分共同延伸； 塗覆所述可流動的密封材料以填充所述空隙；和 使所述可流動的密封材料固化成不可流動的狀態。技術方案10 根據技術方案9所述的方法，其中，所述分配步驟沿著單一軸線基本 線性地發生於所述燃料電池板的基本平坦的部分上。技術方案11 根據技術方案10所述的方法，其中，第一密封區基本上是平坦的。技術方案12 根據技術方案9所述的方法，其中，第二密封區沿所述燃料電池板的 至少兩個軸線布置。技術方案13 根據技術方案9所述的方法，其中，第一密封區的至少一部分和第二 密封區重疊，以形成交錯的連續密封。技術方案14 根據技術方案9所述的方法，其中，第二密封區還與所述燃料電池板 的具有三維表面特徵的部分相對應。技術方案15 根據技術方案14所述的方法，其中，所述模板還包括與所述燃料電 池板的三維表面特徵匹配接合以在所述塗覆步驟中定位模板的表面特徵。技術方案16 根據技術方案15所述的方法，其中，所述模板下表面的至少一部分 限定阻礙所述密封材料的軸向流動的屏障。技術方案17 —種用於燃料電池的板，其包括 具有第一表面、第二表面和形成於其中的多個端部開口的板；
在所述板的第一表面上形成的流場，該流場包括入口進料區和出口區，所述入口進料 區和出口區具有與所述至少一個端部開口流體連通的進料區通道，該進料區通道限定了三 維表面特徵；以及
在所述板上形成的至少一個細長密封件，該密封件包括基本線性的部分和基本非線性 的部分，所述密封件包括至少一個重疊的接口，使所述線性部分和所述非線性部分交錯，從 而形成基本上連續的密封。技術方案18 根據技術方案17所述的板，其中，所述密封件的非線性部分環繞多 個端部開口。技術方案19 根據技術方案17所述的板，其中，所述密封件的非線性部分對所述 板的所述三維表面特徵進行密封。


本領域技術人員通過下面結合附圖對優選實施方式的描述，將很容易理解上述優 點以及本發明的其他優點。圖1是根據本發明實施例的質子交換膜燃料電池堆的透視分解圖； 圖2是圖1所示燃料電池堆的燃料電池板的部分透視圖3是根據本發明實施例的燃料電池板及相對應的模板的透視圖； 圖4是利用本發明方法塗覆的密封的第一部分的示意圖；和 圖5是利用本發明方法僅塗覆到燃料電池板的密封的俯視圖。
具體實施例方式下面的詳細說明與附圖描述並解釋了本發明的不同實施例。該說明和附圖能幫助本領域技術人員製造和利用本發明，但不以任何方式限制本發明的範圍。就所公開的方法， 其中的步驟本質上是示例性的，因而步驟的順序不是必要或關鍵的。圖1是質子交換膜(PEM)燃料電池堆10，該電池堆具有兩個發電的電池12和14。 儘管所示的是雙極PEM燃料電池堆，但可以理解，在不超出本發明的範圍和精神的情況下， 也可以使用其他的燃料電池類型和結構。還可以理解，燃料電池堆還可以有且通常使用更 多數量的燃料電池和板。燃料電池堆10包括第一組合的電極組件(UEA) 16和第二 UEA18。UEA16，18包括 位於多孔擴散介質(DM)(未示出)之間的膜電極組件(MEA)(未示出)。可以理解的是，MEA 和DM可以是分離的部件而不是被結合在一起形成UEA。UEA16，18位於燃料電池板之間，用 作燃料電池的集電器。導電的、液體冷卻的雙極板組件20位於第一 UEA16和第二 UEA18之 間。第一 UEA16，第二 UEA18，以及雙極板組件20堆在一起，位於單級端板組件22，24之間。 在所示的實施例中，單級端板組件22，24是適於用作單級端板組件的雙極板組件。設置導 電安裝板25，25丨以與雙極板(其與雙極板20相同)相配合，形成每個單級端板組件22，24。 可以理解的是，也可使用特別適於用作端板的端板。如圖2更清楚地所示，雙極板組件20是由一對板沈，26'形成的。每個板沈，26' 具有第一表面觀，28'，第二表面30，30'，和外周邊緣32，32'。板沈，26'的第二表面 30, 30 『以垂直對齊的方式粘合在一起，以在其間形成冷卻劑通道34。板沈，26'可用各 種方式進行粘合，例如焊接或使用粘合劑。板沈，26'通常由平面金屬片通過壓制操作而 形成，但是也可以根據需要採用其他方法。每個板26，26 『分別包括在第一表面28，28 『上形成的流場36。圖2示出了在板 26中形成的流場36。可以理解的是，板沈『包括在第一表面觀『上的流場，其與在板沈 第一表面觀上形成的流場36具有相同的結構方面。流場36通過UEA16，18各自的面將燃 料和氧化劑氣體分配至電池12，14。板沈，26'包括形成於其中的端部開口 40，40'，為氫 氣和氧氣提供通向電池12，14的入口。供料區通道50在入口區38中形成，以在端部開口 40和流場36之間提供流體連通。另外，端部開口 42形成在板沈，26 『中，為冷卻劑提供通 向通道34的入口。板沈，26，包括形成於其中的端部開口 46，46 『，從而為氫氣和氧氣提 供了離開燃料電池12，14的出口。在出口區44中形成的供料區通道52在端部開口 46和 流場36之間實現流體連通。另外，在板26，26 』中形成的端部開口 48為冷卻劑離開通道 34提供了出口。板沈，26 』中可形成流動通道(未示出)，用於提供與冷卻劑通道34和相應的端部開口 42，48的流體連通。可選擇地，可在板26，26丨中靠近端部開口 42，48的位置形成孔 (未示出)，用於提供與冷卻劑通道；34和相應的端部開口 42，48的流體連通。可以理解的是， 所述流體通道和孔均可形成在板26，26丨中以提供冷卻劑通道34和相應的端部開口 42，48 之間的流體連通。每個板組件20，22，24在其至少一個外表面上包括至少一個形成為細長突起的周邊密封。為了清楚起見，參考圖2對僅一個周邊密封80進行描述，該密封應用於雙極板組件20和構成雙極板組件20的至少一個板26，26 『。可以理解的是，周邊密封80可應用於 燃料電池堆10的任何或全部板和極組件。周邊密封80包括外周部分82，其基本上環繞板沈的外周邊緣32。周邊密封80 還包括內部分84，靠近並環繞至少一個端部開口 40，40 『，42，46，46 『，48。在一個實施例 中，內密封部分84環繞所有上述端部開口 40，40 『，42，46，46 『，48。可以理解的是，儘管各個端部開口 40，40 『 ,42,46,46 『，48在圖2中示出為基本 上都是橢圓形的橫截面，但為了燃料電池的高效操作，端部開口 40，40 『 ,42,46,46'和48 可根據需要設計成任何希望的橫截面結構。類似地，板26，26'的外周邊緣32，32'可以 是任何需要的橫截面構造。因此，周邊密封80的形狀，包括外周部分82和內部分84，取決 於整個燃料電池的橫截面和形狀，包括板組件22和相應的端部開口 40，40' ,42,46,46'， 48的橫截面和形狀。由於板沈，26 『和端部開口 40，40 『 ,42,46,46 『 ,48的周邊形狀變 得更複雜，將周邊密封80製成為單獨形成的工程密封的效率會下降，而且在製造過程中正 確且精確地在板26，26 『上定位周邊密封80將變得更加困難。本發明利用了就地成形的密封作為製造過程的一部分，以直接且精確地在所需位 置放置材料形成周邊密封80。通常，這種就地成形的密封應用為隨後會經歷固化過程的粘 性流體。固化過程可以是加熱，應用紫外光或其他任何適宜的固化過程。在常規的應用中，粘性密封材料通過分配噴嘴或其他塗覆末端進行塗覆。另外，如 圖2所示，板組件22的幾何形狀，特別是進料區通道50，52要求被密封的流體沿著彎曲流 路通過燃料電池。該彎曲的流路通常包括降低流體流動速率的開放區，以及由每個板的表 面特徵122，IM形成的減小區域的流路，從而形成待密封的三維表面。表面特徵122，IM還 形成厚度不同的待密封區域，從而需要分配厚度不同的密封材料，特別是環繞歧管40，46。 控制分配噴嘴沿著多軸進行移動是困難的且成本高，而且僅僅通過分配噴嘴來沉積密封材 料的過程是很耗時的，並且受到密封材料流動性的限制。在較高的線速(例如對於0. 1到 0. 2毫米寬的焊珠而言，高於每秒20毫米的速度)下，密封劑會呈現不希望產生的波狀擺動 和拉伸，從而會減小沉積的厚度並降低密封質量。緩慢的分配過程會導致塗覆密封劑材料 的時間長得不能接受，在此期間，未固化的密封劑被不必要地暴露於汙染，或過早地乾燥， 或由於未固化的密封材料在固化之前移動、滑塌或形狀改變而產生變形。已經確定，僅使用 分配噴嘴來分配密封材料所需的最少時間是每個板將近45秒。而且，由於周邊密封80沿著密封表面圍繞板沈跟隨複雜、多軸的路徑，因此將 密封劑分配為單獨、連續的焊珠是不可行的。相反，多個、不連續的密封劑焊珠必須被配 置成使焊珠的密封厚度、斷裂、流痕、交叉和/或重疊的影響最小化，特別是在端部開口 40, 40 『 ,42,46,46 『，48的附近。密封劑焊珠之間的斷裂會降低密封的整體性，而焊珠的 流痕、交叉和重疊可導致塗在既定位置上的密封劑出現過剩而浪費，這也會對密封件本身 或燃料電池堆的性能或對兩者產生不良影響。已經確定，周邊密封80包括大致線性的部分90，92，它們與非線性(或角落)部 分94交錯。另外，如密封幾何形狀所示，周邊密封80包括環繞端部開口 40，40 『，42，46， 46 『，48的複雜部分96，其可與或不與角落部分94重疊、交錯或連接。複雜部分96還必須 分別密封靠近端部開口 40，46的進料區通道50，52。進料區通道50，52具有三維密封表面， 其中相鄰的表面特徵122，IM之間的區域需要更多的密封劑材料，以填充它們之間的任何間隙或通道。因此，分配操作需要分配噴嘴，在角落部分94的情況下沿著至少兩個軸移動， 或在複雜部分96的情況下甚至沿著三個軸移動。這種分配噴嘴的多軸控制既困難又昂貴。 另外，將角落部分94的密封劑材料與複雜部分96連接，並進一步連接至線性部分90，92，將 導致不可接受的大量焊珠結合、焊珠交叉和焊珠重疊，既浪費密封劑材料，也潛在地對周邊 密封80的整體性造成不利影響。如圖4所示，在本發明中，利用分配噴嘴116大體沿著單一軸線移動，可將線性部 分90，92塗在板沈的周邊。由於線性密封部分90，92下方靠近外周邊緣32的密封表面 98基本上沒有明顯特徵，可以恆定的速度和塗覆量來塗覆密封劑材料。而且，由於筆直部 分90，92通常互相平行，通過沿著單一軸線在單一方向上以大致恆定的速度移動的平行噴 嘴116可基本同時地塗覆線性部分90，92，從而實現精確且快速的塗覆。如圖3所示，通過將模板或鏤空模板100放置在待密封的區域上並將密封材料塗 覆到模板中的孔102，來塗覆非線性部分94和複雜部分90。模板100的下表面104包括表 面特徵106，其設計成與板20上形成的表面特徵122，124匹配接合。模板100的表面特徵 106還有助於正確地將模板100定位於板沈的表面上。通過結合單軸分配噴嘴與多軸模 板，可在燃料電池板20上精確地沉積經濟的、不浪費的、快速的周邊密封80。模板100包括用於接收密封材料的細長孔108。密封材料可以常規方式(例如，包 括刮板或注射方法)塗覆到孔102，108中。孔108位於與周邊密封80的非線性部分94和 複雜部分96相對應的位置處，且可對應於外周部分82或內部分84或對應於兩者。當密 封材料被塗覆以填充孔102，108時，密封材料沉積在板沈的表面上，以使其環繞端部開口 40, 40 『 ,42,46,46 『，48，且如果需要，還可設想沿著角落部分94圍繞板沈的周邊，或者 在任何需要的地方進行密封。一旦塗覆了密封材料，如圖5所示，沿著周邊密封80在數量 有限的預定位置處將產生重疊接口 110，使線性部分90的密封與非線性部分94交錯。不需 要附加的重疊來實現完全的周邊密封。有限的重疊增加了周邊密封80的整體性並消除密 封材料的浪費塗覆。而且，通過用分配噴嘴116塗覆線性部分90，92，且然後在與周邊密封 80的非線性部分94和複雜部分96相應的位置處塗覆密封劑材料，可完全避免產生大量的 流痕、焊珠交叉和重疊現象，從而保存密封劑材料並確保周邊密封80的整體性。限定孔102，108的內表面112以下述方式被處理或形成，使未固化的密封材料不 粘著在模板100上，從而在模板被去除後，仍能允許密封材料在板沈上保持在適當位置。 孔102，108中的內表面112還可根據需要使塗覆的密封具有特定的剖面幾何形狀或焊珠形 狀，且用作屏障，以防止密封材料在其塗覆期間出現軸向流動，從而確保將密封材料受限制 地且精確地沉積在燃料電池板20上。模板100的表面特徵106在與板沈的對應表面特徵122，124匹配接合時，可形成 允許更多密封劑材料填充板26的表面中的任何間隙或通道(例如，流場50，52)以防止流體 從中洩露所需的不同深度的孔。因此，模板100的表面特徵106可設計成適用於密封表面 的任何需要的三維形態。進一步發現，分配噴嘴116和模板100的結合，比僅僅依賴較大模板來沉積密封劑 材料形成整個的周邊密封80的方法更好。首先，這種較大的模板必須與板沈在尺寸上至 少共同延伸，使得其難以操縱。其次，密封劑材料將不得不被塗在該較大模板外表面上的較 大表面區域來填充其中的任何孔隙。將密封劑材料塗覆到較大模板的較大外表面是浪費的密封劑材料塗覆。另外，較大模板外表面上較大表面區域的未固化的密封劑受到汙染，材料 過早地凝固或乾燥，將導致在製造過程中周邊密封80的不充分覆。在一種優選的塗覆方法中，通過使平行的分配噴嘴116以基本上恆定的速度和基 本上恆定的塗覆量移動，首先將密封材料大致沿著相應於線性部分90，92的第一軸線進行 分配。如圖4所示，該分配可相對於每個線性部分90，92幾乎同時發生。之後不久，並在固 化過程之前，將模板100放置成靠近板沈，使模板100的表面特徵106與板沈的表面特徵 122，124匹配接合。這種匹配接合確保了模板100的正確定位，且因此確保了周邊密封80 的正確塗覆。密封材料被塗覆到模板100中的孔102，108，從而用密封材料填充孔102，108， 而不會出現空隙或缺陷。可採用任何方法將密封材料塗覆到模板孔中。然而，已發現，刮板 或其他擦拭塗覆密封材料，在塗抹過程中使模板100的外表面114上的未固化密封材料的 表面區最小化。使塗覆密封材料的表面區域最小化，還使得密封材料在固化之前被汙染的 可能性最小化。一旦已經正確地塗覆了密封材料來填充模板100的孔102，108，就可除去模板，且 就地成形的整個密封將經歷適當的固化過程。需要指出的是，固化過程並不需要去除模板。 但是，已經發現，模板不必在固化過程中保持就位。從上述描述中，本領域普通技術人員可以很容易地知曉本發明的必要技術特徵， 在不超出本發明精神和範圍的情況下，對本發明作出各種變化和修改以使其適於不同的用 途和條件。
權利要求
1.一種用於在燃料電池板上形成就地成形的密封的方法，包括將可流動的密封材料分配到燃料電池板的需要所述密封材料的第一密封區上；將預製的模板放置成鄰近所述燃料電池板的至少一部分，該模板包括與所述板的第二 密封區相對應的孔，所述孔與第一密封區的至少一部分共同延伸；將所述可流動的密封材料塗覆於所述孔中；和使所述可流動的密封材料固化成不可流動的狀態。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述分配步驟沿著單一軸線基本線性地發生於 所述燃料電池板的基本平坦的部分上。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，所述孔與所述燃料電池板的非線性密封區相對 應並限定該非線性密封區。
4.根據權利要求3所述的方法，其中，所述非線性密封區環繞所述燃料電池板中的至 少一個端部開口。
5.根據權利要求2所述的方法，其中，第二密封區與所述燃料電池板密封區的非線性 部分相對應。
6.根據權利要求5所述的方法，其中，第二密封區還與所述燃料電池板的具有三維表 面特徵的部分相對應。
7.根據權利要求6所述的方法，其中，所述模板還包括與所述燃料電池板的三維表面 特徵匹配接合以在所述塗覆步驟中定位所述模板的表面特徵。
8.根據權利要求7所述的方法，其中，所述模板下表面的至少一部分限定阻礙所述密 封材料的軸向流動的屏障。
9.一種用於在燃料電池板上形成就地成形的密封的方法，包括將可流動的密封材料分配到所述板的需要密封材料的第一密封區上；將預製的鏤空模板放置成靠近所述板，其中所述鏤空模板包括限定所述板的第二密封 區的空隙，該空隙與第一密封區的至少一部分共同延伸；塗覆所述可流動的密封材料以填充所述空隙；和使所述可流動的密封材料固化成不可流動的狀態。
10.一種用於燃料電池的板，其包括具有第一表面、第二表面和形成於其中的多個端部開口的板；在所述板的第一表面上形成的流場，該流場包括入口進料區和出口區，所述入口進料 區和出口區具有與所述至少一個端部開口流體連通的進料區通道，該進料區通道限定了三 維表面特徵；以及在所述板上形成的至少一個細長密封件，該密封件包括基本線性的部分和基本非線性 的部分，所述密封件包括至少一個重疊的接口，使所述線性部分和所述非線性部分交錯，從 而形成基本上連續的密封。
全文摘要
本發明涉及混合密封的塗覆方法，公開了一種在燃料電池板上形成就地成形密封的方法。該方法包括，首先將可流動的密封材料沿著燃料電池板的需要密封材料的第一密封區進行分配。然後，將預製的模板放置成靠近燃料電池板至少一部分，該模板包括與板第二密封區相對應的預定孔，使孔與第一密封區的至少一部分共同延伸。可流動的密封材料被塗到上述孔中，然後固化成不可流動的狀態。
文檔編號H01M8/02GK102148383SQ201110034950
公開日2011年8月10日 申請日期2011年2月9日 優先權日2010年2月8日
發明者M·W·基澤 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司