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新闻动态 > 行业动态 > 硅橡胶密封体在燃料电池环境下的衰减

  • 硅橡胶密封体在燃料电池环境下的衰减

    密封体在燃料电池中起着支撑和密封的作用，密封体的衰减会导致电堆内漏、外漏、组装压力松弛、接触电阻变化等问题发生，从而导致电堆性能降低、寿命加速衰减、氢泄露安全、绝缘不合格等失效，下面我们详细探讨一下硅橡胶在燃料电池环境下的衰减问题。


        总结起来，燃料电池密封胶的主要要求如下：


        1）气密性：漏气会影响燃料电池的性能；


        2）耐酸性：燃料电池中质子交换膜中磺酸基的pH值为1-2，电化学反应的生成水pH值为3-5[8]；


        3）耐湿性：电化学反应会有水生成，是高湿环境，密封材料应具有耐湿性；


        4）耐温性：燃料电池电堆运行温度一般介于60℃~90℃之间，冷启动温度为-40℃；


        5）低物质析出量：密封材料使用过程下会逐渐老化降解，析出物（如金属离子，填料，密封胶降解颗粒等）不会导致诸如质子交换膜老化、催化剂中毒、气体扩散层微孔堵塞等问题；


        6）力学性能：密封材料应具有吸振抗冲击作用，其压缩量应能补偿膜电极、双极板等组件在制造过程中存在的厚度公差，且不会导致膜电极组件的过压或压力不足。   


        硅橡胶主链为硅氧键，支链为有机基团。通过改变其支链有机基团和填料的种类，可使硅橡胶的粘度、固化后硬度、力学性能以及固化方式等发生改变，从而满足不同的使用要求。从键能来看，碳碳键为345 kJ/mol，而硅氧键为451kJ/mol，故硅胶具有更优异的耐高温性能；非晶态的分子结构也使其具有很好的低温性能，其适宜的温度范围为-50℃~250℃，完全满足PEMFC 对密封材料的温度要求。


        部分文献认为硅胶并不适合长寿命电堆，在模拟溶液（12 μg/g H2SO4 和1.8μg/gHF）中，硅橡胶的耐化学腐蚀性能明显低于氟硅胶和三元乙丙橡胶，且在实际情况下，硅橡胶都发生了明显降解。然而也确实有燃料电池厂家以硅橡胶为密封材料，其电堆寿命已达上万小时，这种矛盾无疑值得关注。

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