德烁科技全自动注胶系统在氢燃料电池注胶密封工艺中的应用

氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。其基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极。

一、氢燃料电池的特点

1、没有污染：氢燃料电池对环境没有污染。它是通过电化学反应，而不是采用燃烧（汽、柴油）或储能（蓄电池）方式，氢燃料电池只会产生水和热。如果氢是通过可再生能源产生的（光伏电池板、风能发电等），整个循环就是不产生有害物质排放的过程。

2、没有噪声：氢燃料电池运行安静，噪声大约只有55dB，相当于人们正常交谈的水平。这使得氢燃料电池适合于室内安装，或是在室外对噪声有限制的地方。

3、提升效率：氢燃料电池的发电效率可以达到50%以上，这是由燃料电池的转换性质决定的，直接将化学能转换为电能，不需要经过热能和机械能（发电机）的中间变换。

二、氢燃料电池生产制造中的棘手问题

传统的干电池、蓄电池是一种储能装置，是把电能贮存起来，需要时再释放出来；氢燃料电池严格地说是一种发电装置，像发电厂一样，是把化学能直接转化为电能的电化学发电装置。

氢燃料电池在生产过程中会存在氢气和氧气的气体密封问题，常见的三大难题有：

1、对检测设备的要求高；

2、检测时间长，生产效率低；

3、难以判断泄露位置。

而气体泄漏则会对氢燃料电池使用寿命/性能造成影响，比如加速电池老化、降低反应效率、造成安全事故等。

经过工艺数据收集和整理，电堆、双极板和膜电极分别对气体密封性泄露量有量化的要求，要达到微升或毫升的级别。要监测这么微量的气体泄露，三五秒内也许不能够监测到，即检测时间有点长、生产效率偏低，这是目前整个行业在气密检测上遇到的问题。

另外，就算当时测出有泄露，实际却难以判断具体的泄露位置，这个问题也很棘手。这些问题的存在，会对氢燃料电池使用寿命/性能产生影响，主要表现为加速电池老化、降低反应效率、造成安全事故，所以做好气体密封对氢燃料电池非常重要，对相关检测设备也提出了更高的要求。

三、氢燃料电池的三种密封工艺

鉴于氢燃料电池对密封性的高要求，气体密封的工艺探索很有必要。

氢燃料电池气体密封工艺有贴密封胶条、点胶固化成型密封胶条、注胶成型密封胶条等三种方式。

贴密封胶条是第一代密封方式，这种方式至今依然在用，优势是非常灵活，不依赖于设备，只需要人工操作。当部分企业处于投入研发、实验或者小批量生产阶段时，贴密封胶条是很便捷的方式，但该方式的显著缺点是人为操作一致性差、重复精度低。 

第二代密封技术是点胶固化成型技术，将胶水通过点胶方式一体化成型，之后固化变成密封胶条，这种方式适合于小批量、多品种，换型特别快，效率很高。因为是机器化运作，一致性、重复精度等都有提高，并辅助相应的过程检验品质监控，良率可以达到99%以上。点胶固化成型密封胶条是流体的一个施胶工艺，在某些交接点会存在尺寸难控的情况。

四、注胶成型工艺的优点与难题

当前氢燃料电池技术正在快速更新迭代，降本压力非常大。奔着这个目标，行业内正在开发能够帮助氢燃料电池实现降本增效的新一代密封工艺——注胶成型工艺。

注胶成型工艺有几个显著优点：

1、成型精度高，当下点胶成型固化的胶条精度做到0.03mm，注胶可以做到精度更高，达到0.01mm；

2、生产效率较高，单模穴可以在一分钟之内出产品，如果有多个模穴，效率提升更加显著；

3、材料的综合使用成本低。

注胶成型工艺有助于氢燃料电池提高质量、效率及降本，但注胶成型工艺正处于探索过程中，仍然存在一些难以攻克的问题：

1、胶水粘度大，供胶压力最高可达20MPa，配比精度±1%，供胶速度≥10g/min，如何让流体定量稳定地输出、精度得到保障，考验着出胶阀与注胶泵；

2、要保证模具内温度均匀性±1℃，温度控制精度±0.5℃，合模压力控制精度±0.5%，考验着流体控制软件PID控制；

3、胶水工艺：硫化时间4分钟（大约80℃）。硫化时间的长短取决于材料本身的配比，如果硫化时间缩短，输出效率会更高。这需要设备厂商与胶水厂商共同努力。

注胶成型密封技术应用场景包括金属板气场密封胶条一体化注胶成型、膜电极密封胶条一体化注胶成型、膜电极边框&密封胶条一体化注胶成型等。

五、德烁科技的全自动注胶系统很好地解决注胶密封工艺难题

在注胶密封工艺中，全自动注胶系统在涂胶工作过程中均须确保各种高粘度的密封胶的输出能保持在足够的稳定性、精细度和速度，而这正是德烁科技注胶设备的技术优势所在。德烁科技的注胶系统输出精度可以达到1%，重复精度可达1%，流量可在0.001ml/min-1.2L/min大范围内实现自由选择，可精细输送的胶水粘度最高可达5,000,000CPS，双组份胶体输送还可以配置均匀混合的搅拌设备。

除此之外，其他需要对粘性胶体进行精密控制和精细计量输送的工艺中，均可考虑通过德烁科技的精密点胶、涂胶、注胶、灌胶系统来实现。德烁科技可以根据客户的特殊工艺要求进行量身定做自动涂胶设备，泵体的转子和定子均可根据胶体材料的化学性能进行耐酸、耐碱、耐腐蚀设计，核心技术均来源于德国，非核心部件已经完全实现国产化，可以让用户付出比较低廉的价格即可享受到世界水平的产品品质和服务响应。