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来自Freudenberg的紧凑型燃料电池的密封件

经过保罗·亨利|2018年10月9日

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在燃料电池中,来自Freudenberg密封技术的气体扩散层确保氢气(作为能量载体)和氧(作为反应物)尽可能地分布在聚合物电解质膜(PEM)上分布。将气体更均匀地流入膜,在燃料电池车辆上产生越多电流。这些层变得越来越薄,以最大限度地减少安装空间并实现最佳的热传递。因此,Freudenberg开发了直接连接到气体扩散层的特殊密封,并促进非常薄的电池设计。由于它们密封PEM的外部区域,因此膜的边缘不需要加强。

燃料电池FST密封

如果所有形式的运输逐渐通用,只能达到巴黎协议的气候目标。除了越来越多的电池电力动力推动中,燃料电池在公共汽车,重型商用车辆和施工机械方面发挥着越来越重要的作用。Freudenberg密封技术估计到2050年的燃料电池将在移动应用中达到40%的全球市场份额。它们背后的原理:燃料电池消耗氢气作为燃料,将其能量变为电流。电力驱动电动机。这涉及通过薄的聚合物电解质膜(PEM)将带正电荷的氢质子从阳极迁移到阴极,在阴极中涂有催化材料,在那里与氧气反应形成水。这导致阳极处的氢气过剩的电子。如果它们与具有单独电路的阴极连接,则它们将在那里迁移。这会产生电能。

用于气体交换的膜需要保持不可污染以延长燃料电池的使用寿命。与燃料电池堆的各个元件的载体相同,双极板也是如此,并处理气体的粗糙分布。此外,气体不得逸出到环境中,氢不得与氧气直接接触。这使得必须牢固地密封气体扩散层。Freudenberg Seals还为细胞内的另一个重要目的服务:它们补偿了由于热量或其他因素而因相邻部件的扩展而导致的尺寸变化。

作为新的Freudenberg密封概念的一部分,弹性体密封在注射成型过程中直接施加到气体扩散层上。该层处理气体和其他任务的精细分布,例如聚合物电解质膜两侧的热量和水的传输。PEM与其包围的气体扩散层形成紧凑型和安全的密封单元。该装置可以连接在燃料电池堆的双极板之间,这负责气体的总分布和电流的运输。新的概念允许设计薄部件,以两种聚合物薄膜的形式设计并消除对边缘增强的需要,这将否则必须乞讨在膜的边缘上

作为新密封的材料,Freudenberg转向尤其开发用于燃料电池的弹性体。在其他特征之外,需要具有良好的耐受耐水性,从80至90°C,冷却剂和由PEM电解质材料引起的酸性环境的温度。弹性体必须表现出尽可能低的渗透,因此反应气体仅通过密封件微小地漫射。密封的几何形状满足两个功能:首先,必须将PEM牢固地封闭两个气体扩散层。这通过直接施加到气体扩散层的边界的密封边缘确保。其次,它还必须密封双极板中的孔,其中燃料电池堆的供应通道运行以及氢气,氧气和冷却剂流动的位置。密封还具有额外的外密封嘴,为此目的。

由于它直接连接到气体扩散层,因此密封件使得更容易组装燃料电池堆。它也是气体扩散层和密封件来自弗洛伊登伯格组的主要优点。它需要精确了解各种材料和制造过程,以在注塑工具中生产两种组分。例如,该工具必须牢固地封闭所述安装空间为弹性体,但它不能被允许损坏的气体扩散层,其厚度仅为一毫米的十分之几。Freudenberg与德国燃料电池模块供应商合作,现在正在开发用于气体扩散层和燃料电池的密封件,以串联生产准备。

Freudenberg封口技术
www.fst.com.


提交:密封件


关于作者

保罗·亨利

Paul J. Heney,VP,Design World Magazine的副总裁VP,拥有Georgia Tech的技术通信和生物医学工程的工程科学和工程学士学位。他曾写过近25年的流体电力,航空航天,机器人,医疗,绿色工程和普通制造主题。他赢得了来自美国商业出版社编辑的撰写的众多区域和国家奖项。

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