密封胶应用到燃料电池中有什么样的特殊要求

燃料电池的电力是通过氢气和氧气的化学反应得到的。作为燃料的氢气，是一种无色、无味、易燃易爆的小分子气体，即使一个很小的缝隙也非常容易导致泄漏，并且能在很广的混合范围内因小火花而引发爆炸燃烧，所以要求密封胶必须能够提供电池单元间良好的气体密封。

高分子燃料电池使用了具有离子导电的高分子膜(阳离子交换膜)。阳离子交换膜通常采用带磺酸基的氟树脂。这种聚合物膜只有在吸水后才会变为质子导电。因此要将反应气体加湿以保持膜的质子导电性。燃料电池要在100℃左右运行，此时磺酸基的pH值为l一2，是强酸环境。基于上述，要求高分子燃料电池中的密封胶，除具备防止水蒸气泄漏的低透湿性、低透气性外，还要能够在运行环境中具有耐酸、耐湿和耐热性。

另外，从密封胶中溶出的离子越少越好(尤其是重金属离子)。原因有二，一是溶出的离子会攻击高分子膜的磺酸基，影响质子导电性；二是溶出的离子会导致用于催化反应的铂催化剂失活。两者都会降低燃料电池的性能。此外，隔离板之间必须具备绝缘性。最后，考虑到燃料电池在汽车及便携式设备等经常处于移动或振动环境的应用，在这些产品中，密封胶还需具有橡胶弹性以便吸收剧烈的振动或冲击。

综上所述，燃料电池对密封胶的要求如下：

(1)高气密性：为了密封氢气和氧气；

(2)低透湿性：为了让高分子膜在饱和水蒸气条件下工作并保持电池内部的酸性；

(3)酸性：电池发电时，通常处于低pH环境；

(4)耐湿性：因为高分子膜在工作时电池内部处于饱和水蒸气状态；

(5)耐热性：由燃料电池的工作环境决定的；

(6)低离子溶出量：为了保持高分子膜的质子传导率并保持膜上的铂金催化剂的活性；

(7)绝缘性：为了防止电池之间的短路；

(8)橡胶弹性：为了吸振抗冲击；

(9)其他：耐冷却液介质性，在甲醇改质或甲醇燃料电池中应用时还要有耐甲醇介质性。

泄漏机理以及各种密封胶结构的比较

泄漏主要有3种类型：

(1)界面泄漏，液体从垫圈和被粘接表面之间泄漏；

(2)渗透泄漏(层内泄漏)，液体渗透垫圈导致泄漏；

(3)破坏泄漏(裂开式泄漏)，由于垫圈自身破坏裂开而发生泄漏。

根据材料的形式，垫圈可以被分为2类：

固态和液态垫圈。采用固态垫圈，是基于垫圈自身受压反弹的特点而密封胶，其回弹性是固态垫圈的一个重要指标。这种固态垫圈的最大缺点是垫圈和被粘接表面之间不易密合，因此泄漏主要来自于界面。其优点是：能方便的去除及能得到相对较厚的垫圈，因此能够提供较好的隔音性和抗震性。与此相反，液态密封胶因其具有流动性可以流人到非常复杂的表面结构中，而且密着性好，不容易产生界面泄漏。