在氢燃料电池应用中，瓦克ELASTOSIL® RT 624 “4S”可应对氢燃料电池对电堆密封性能和生产效率的严苛要求。该产品为双组份加成型有机硅橡胶，除具备有机硅的特征外，该产品无任何增塑剂，固化后呈惰性，离子含量低，运行过程中对膜电极上的铂金催化剂没有任何影响。
瓦克有机硅可用于氢燃料电池电堆系统中的密封件。
瓦克化学氢燃料电池电堆ELASTOSIL®RT624"4S"有机硅密封解决方案
随着燃料电池汽车量产化的加速进程，传统的手工贴合已经无法满足批量化生产的高效要求，同时燃料电池电堆密封精度的严苛要求对于手工安装来讲是个极大的挑战，因此一体化成型解决方案通过自动化生产实现高效率和高精度质量的必然趋势。
燃料电池电堆
电堆作为氢燃料电池汽车的"心脏"，由成百片的电池单元以串联方式层叠组合成的一个整体结构。无论是双极板，膜电极MEA(membraneelectrodeassembly)，还是双极板上的流道设计，都是电堆达到"功能性"先决条件。然而双极板和膜电极之间，极板和极板之间都需要选用密封材料，使整个电堆系统在密闭环境中实现有效的运行，为长期稳定的寿命提供可靠的保障。
电堆单元示意图
针对氢燃料电池电堆，全球第二大有机硅制造商瓦克化学推出了ELASTOSIL®RT624"4S"密封解决方案。该产品为双组份加成型有机硅橡胶，不含增塑剂，固化后呈惰性，离子含量低，运行过程中对膜电极上的铂金催化剂没有任何影响。由于硅胶玻璃化转变温度低，其在-40℃下仍具有优异的弹性，可为燃料电池车（FCV）电堆在低温启动时提供完好的密封系统环境。ELASTOSIL®RT624"4S"的主要特性包括：
1 低压缩永久形变
压缩永久形变是评估密封圈密封能力和密封寿命的关键指标，一般密封圈材料的压缩永久形变（CS）在10%-30%较为常见。但对于FCV电堆，不仅需要密封小分子氢气，同时还要对氧气和酸性电解液也要有良好的密封耐久性，ELASTOSIL®RT624"4S"的CS小于5%，能为电堆系统长期提供稳定持久的密封保证。
Dispensing of ELASTOSIL® RT 624 "4S" onto a bipolar plate.
2 中温快速固化
该特性专门为"一体化"成型（硅胶直接注塑在MEA膜电极上）解决方案而设计的。众所周知，MEA单元不耐高温，超过120℃会严重影响膜电极的性能。传统的高温硅橡胶或合成橡胶材料固化温度都是在150℃以上，膜电极是无法忍受该高温成型工艺的，所以传统材料无法做到一体化成型，也就无法实现自动化生产。而ELASTOSIL®RT624"4S"的起始硫化温度为100℃，在110℃即可快速固化，有经验显示30-40s即可完成一体化单元的成型。
硅胶和MEA膜电极一体成型示意图
3 低粘度，高触变
ELASTOSIL®RT624"4S"在D=0.51/s时粘度仅有50000mPa.s，而传统的高温硅橡胶的粘度在几十万甚至上百万，相比之下ELASTOSIL®RT624"4S"的粘度更低；当D=251/s时粘度仅为30000mPa.s，说明该产品在较低压力下即有很好的流动性。在同等条件下比较，其注塑压力远低于高温胶，甚至不到其十分之一。
ELASTOSIL®RT624"4S"和常用高温硅橡胶粘度对比曲线
对于强度较低的石墨双极板，采用人工安装和固定密封圈，高度偏差和位移等问题出现的概率升高。上百层的结构单元叠加之后产生的应力会被放大，整体锁紧后石墨板的受力不均匀，再加上后续运行时震动影响，很容易导致局部极板损坏，进而造成整个系统密封失效。这样不仅存在安全隐患，而且成本也会上升。而一体化成型可以避免密封圈安装的误差，从"精度"和"质量"上给FCV电堆加上"双保险"。
低压注塑原位成型密封圈示意图
对于厚度很薄且布满复杂水道设计结构的金属板来讲，ELASTOSIL®RT624"4S"的"低压"注塑工艺，规避了高压注塑力对金属双极板流道尤其是流道口位置的损坏变形。另外，该方式可替代传统的整体粘结模式，实现单个单元的可拆卸和返修，操作灵活的同时极大地降低因整体失效而造成的高成本，这无疑是终端客户非常经济的选择。
德国瓦克ELASTOSIL®RT 624可通过低压注塑的方式直接将密封圈成型在双极板或MEA（membraneelectrode assembly），规避了传统注塑的高压力对碳板材质的损伤，同时，固化温度的降低也大大降低了对膜电极的影响。
瓦克化学推出一系列加成型有机硅产品，用于燃料电堆密封设计，在压缩密封应用中，有机硅产品硬度范围适中，低压缩永久变形特性，确保有机硅密封圈在压缩状态下具有优异的密封能力，并且在苛刻的工作环境下，有机硅能保持长期有效的弹性，为燃料电堆密封的寿命打下了坚实的基础。
Fuel Cells
Silicones can be used to seal fuel-cell components (bipolar plates or MEA / membrane electrode assemblies), either as part of the fuel cell or as prefabricated gaskets inserted during stacking. Our silicones make fuel-cell power units more reliable and extend their life and performance.
Benefits of Silicone Gaskets:
- Chemically inert, i.e. their properties remain stable in a fuel-cell set-up and during operation, and do not negatively affect the fuel-cell performance
- Excellent compression set, ensuring gas and coolant tightness and securing the fuel cell against leakage over its full lifetime
- Excellent thermal and degradation resistance
Applications:
- Sealing bipolar plates (BPP)/membrane electrode assembly (MEA): dispensing/screen printing/injection molding
- Sealing of housing and auxiliary units
- Potting and bonding of sensor applications
- Potting of control electronics
Processing:
- Injection molding
- Low-pressure injection molding
- Screen printing
- Dispensing
- Potting
- Sealing
燃料电池
有机硅可用于密封燃料电池组件（双极板或 MEA/膜电极组件），既可以作为燃料电池的一部分，也可以作为在堆叠过程中插入的预制垫片。我们的有机硅使燃料电池动力装置更加可靠，并延长了它们的寿命和性能。
硅胶垫片的好处：
- 化学惰性，即它们的特性在燃料电池设置和运行期间保持稳定，并且不会对燃料电池性能产生负面影响
- 出色的压缩形变，确保气体和冷却剂的密封性，并确保燃料电池在其整个生命周期内不会泄漏
- 优异的耐热性和耐降解性
应用：
- 密封双极板（BPP）/膜电极组件（MEA）：点胶/丝印/注塑
- 外壳和辅助单元的密封
- 传感器应用的灌封和粘合
- 控制电子元件的灌封
加工：
- 注塑成型
- 低压注塑
- 丝网印刷
- 点胶
- 灌封
- 密封
https://www.gg-fc.com/art-42089.html
https://www.viscotec.de/en/sealing-of-bipolar-plates-for-fuel-cells/
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