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紫外线固化型粘合剂用于膜电极组件密封

关于膜电极组件密封粘合剂材料的选取,丰田在2015年3月申请的专利JP6222143B2中提及到:由于采取热塑性树脂PP作为粘接剂时,在加热过程中会使MEA弯曲、变形等,尤其当试图减少燃料电池厚度时,此种现象更是明显。因此,采用紫外线固化型粘合剂制得粘合剂层。由于不需要对其进行热处理即可将MEGA和树脂框架结合,可有效抑制MEA发生弯曲、变形等。

但使用紫外线固化型粘合剂也带来了一系列的问题,如使用紫外线照射紫外线固化型粘合剂时,催化剂和气体扩散层也被紫外线照射,催化剂和气体扩散层经照射产生的热量使粘合剂中的单体成分挥发,当挥发的单体成分扩散至催化剂上时,催化剂会发生中毒并致使燃料电池性能下降(专利JP2019096413A通过在框架设置若干通孔将粘合剂挥发的单体排出至外部来防止催化剂中毒; 专利JP2019110041A通过将紫外线照射装置的腔室温度控制在较低范围内来对粘合剂层进行冷却,以抑制单体成分的挥发);

如由于框架材料不能透射预定波长的紫外线,使得紫外线无法到达框架和MEA之间的粘合剂层,因此粘合层不能被固化(专利JP2016162652A通过在粘合剂层设置热固性粘合剂和紫外线固化型粘合剂,框架仍为不易透过预定波长紫外线的材料制成,当框架吸引照射的紫外线产生热量使得热固性粘合剂固化,此时粘合剂层与框架接触的部分被热固化,而未接触的部分被紫外线固化粘合剂固化);

又如因为紫外线固化型粘合剂在受到紫外线照射会产生自由基,自由基引发形成单体链并交联成聚合物链以形成固化状态,而框架材料中包括自由基清除剂,框架受到紫外线照射升温会使自由基清除剂洗脱,自由基清除剂会在一定程度上阻碍紫外线固化型粘合剂的固化,使得框架与MEA之间的粘合性下降(专利JP2019096389A通过设置与框架紧密接触的冷却板来抑制框架在受紫外线照射时的温度上升,防止自由基清除剂洗脱,确保有效固化粘合剂);

又如紫外线固化型粘合剂与空气接触时,空气中的氧气会阻碍紫外线固化型粘合剂的固化专利JP2020087669A通过向层叠体表面喷射氮气,然后再实施紫外线固化步骤来保障紫外线固化型粘合剂的有效固化)

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