目前,液流儲能行業(yè)內,整個電堆的密封技術主要有以下三種:一、板框之間采用密封墊密封;二是質子膜之間采用密封墊密封;三是雙極板和板框之間采用熱熔膠密封。由于流場框注塑本身存在的熱應力以及熱熔膠經過加熱后帶來的熱應力,導致流場框存在熱應力。在不同的溫度場下,因熱應力釋放,會導致流場框產生局部變形。密封墊或熱熔膠條在鎖簧壓緊(高壓)情況下,并不能隨著板框微小變化而變化,這就是電堆內漏\外漏的原因之一。
現有解決外漏的另外一種方案是熱板熱封技術。正常情況下,熱熔3mm以上的壓縮量,加熱冷卻時間在半小時以上。這給整個電堆帶來了新的熱應力,也可能導致整個板框的流道變形。
近一年來,發(fā)展出以下兩種新型密封技術:一是掃黑密封技術,即先掃黑再激光焊接,經帝耐激光與沈陽恒久安泰儲能公司共同驗證,掃黑過程中會出現碳粒,而碳粒在激光加熱過程中會碳化導致漏液風險。二是在雙極板和流場框之間加黑色橡膠體粘黏,但此原理與密封圈相同,不能解決雙極板、流場框因熱應力釋放導致的變形問題。
南京帝耐激光從2013年開始研發(fā)塑膠產品焊接,積累了大量的工程經驗。2019年,帝耐激光開始進軍進入液流儲能行業(yè)。帝耐激光是目前國內唯一一家完整地解決電堆堆疊焊漏液的企業(yè)。在帝耐激光首席科學家龔傳波先生的帶領下,科研團隊潛心鉆研,深耕不輟,歷時兩年,從電堆流場框材料研發(fā)到流場框電堆焊接結構整體設計,再到激光設備研發(fā),直至工藝驗證,每一個步驟都精心精細深究,最終成功研發(fā)出堆疊焊全套技術,解決了電堆內外漏液的問題。在此,特別特別感謝振華股份占園進博士及其團隊,在電堆的開發(fā)、電堆的制程、電堆的測試等相關方面給與大量的支持和幫助,再次表示深深的感謝。振華股份公司也是目前唯一一家整堆堆疊焊量產的公司。
電堆展示圖
與密封圈工藝相比,主要優(yōu)點較多,現以32千瓦電堆為例,成本分析如下:
首先,密封圈是消耗品,整個電堆所需密封圈約為80片,而一片的成本價為150RMB,這是擺在我們面前的真實數據,也是較之激光焊,必需付出的成本。
其次,較之傳統(tǒng)工藝,使用激光焊可節(jié)省30%以上的質子膜材料和30%以上的雙極板材料,也可節(jié)省相當多的時間成本。(具體詳見下表)。
密封圈工藝單片
激光焊工藝單片
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