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紫外線固化型粘合劑用于膜電極組件密封

2021-02-04 17:05

燃料電池專利情報

關(guān)注

關(guān)于膜電極組件密封粘合劑材料的選取，豐田在2015年3月申請的專利JP6222143B2中提及到：由于采取熱塑性樹脂PP作為粘接劑時，在加熱過程中會使MEA彎曲、變形等，尤其當(dāng)試圖減少燃料電池厚度時，此種現(xiàn)象更是明顯。因此，采用紫外線固化型粘合劑制得粘合劑層。由于不需要對其進行熱處理即可將MEGA和樹脂框架結(jié)合，可有效抑制MEA發(fā)生彎曲、變形等。

但使用紫外線固化型粘合劑也帶來了一系列的問題，如使用紫外線照射紫外線固化型粘合劑時，催化劑和氣體擴散層也被紫外線照射，催化劑和氣體擴散層經(jīng)照射產(chǎn)生的熱量使粘合劑中的單體成分揮發(fā)，當(dāng)揮發(fā)的單體成分?jǐn)U散至催化劑上時，催化劑會發(fā)生中毒并致使燃料電池性能下降（專利JP2019096413A通過在框架設(shè)置若干通孔將粘合劑揮發(fā)的單體排出至外部來防止催化劑中毒；專利JP2019110041A通過將紫外線照射裝置的腔室溫度控制在較低范圍內(nèi)來對粘合劑層進行冷卻，以抑制單體成分的揮發(fā)）；

如由于框架材料不能透射預(yù)定波長的紫外線，使得紫外線無法到達框架和MEA之間的粘合劑層，因此粘合層不能被固化（專利JP2016162652A通過在粘合劑層設(shè)置熱固性粘合劑和紫外線固化型粘合劑，框架仍為不易透過預(yù)定波長紫外線的材料制成，當(dāng)框架吸引照射的紫外線產(chǎn)生熱量使得熱固性粘合劑固化，此時粘合劑層與框架接觸的部分被熱固化，而未接觸的部分被紫外線固化粘合劑固化）；

又如因為紫外線固化型粘合劑在受到紫外線照射會產(chǎn)生自由基，自由基引發(fā)形成單體鏈并交聯(lián)成聚合物鏈以形成固化狀態(tài)，而框架材料中包括自由基清除劑，框架受到紫外線照射升溫會使自由基清除劑洗脫，自由基清除劑會在一定程度上阻礙紫外線固化型粘合劑的固化，使得框架與MEA之間的粘合性下降（專利JP2019096389A通過設(shè)置與框架緊密接觸的冷卻板來抑制框架在受紫外線照射時的溫度上升，防止自由基清除劑洗脫，確保有效固化粘合劑）；

又如紫外線固化型粘合劑與空氣接觸時，空氣中的氧氣會阻礙紫外線固化型粘合劑的固化（專利JP2020087669A通過向?qū)盈B體表面噴射氮氣，然后再實施紫外線固化步驟來保障紫外線固化型粘合劑的有效固化）。