一种台阶型面双极板及氢燃料电池制造技术

本实用新型专利技术提供一种台阶型面双极板及氢燃料电池，包括活性区、气流通道区、密封区，所述活性区、气流通道区、密封区三者设有高度差，所述气流通道区比活性区高0.06‑‑0.1mm，气流通道区比密封区高0.03‑‑0.05mm。采用以上结构的双极板，具有封装效果好，电池活性区稳定等优点。

A stepped surface bipolar plate and hydrogen fuel cell

The utility model provides a step-shaped surface bipolar plate and a hydrogen fuel cell, including an active region, an air flow passage region and a sealing region. The active region, an air flow passage region and a sealing region are provided with a height difference. The air flow passage region is 0.06 0.1 mm higher than the active region, and the air flow passage region is 0.03 0.05mm higher than the sealing region. The bipolar plate with the above structure has the advantages of good encapsulation effect and stable battery active area.

【技术实现步骤摘要】
一种台阶型面双极板及氢燃料电池
本技术涉及一种氢燃料电池技术，特别涉及一种氢燃料电池用双极板结构。
技术介绍
双极板是氢燃料电池的核心部件，其流场结构复杂，加工难度大，对材料性能要求高，材料的性能较低则会导致燃料电池出现工作性能不稳定，效率不高的问题。双极板作为燃料电池发电时的重要组成部分，两块双极板之间需要进行密封来与MEA(膜电极)形成密封空间。现有的双极板均采用平面形型面，及双极板各个区域最高的高度值均为相同高度，这样可以加工效率高，检测方便。但采用平整型面的结构，同样面临如下问题。双极板膜电极表面需要覆盖碳纸，在装配时为保证密封性，需要压缩密封，碳纸压缩比过大，不利于电池活性区的稳定。密封区的涂布密封胶在压缩后产生膨胀，造成封装不紧密或使用寿命降低等问题。气体扩散层高度制造公差或电堆的热/湿膨胀或收缩的情况下，需要调整电池高度，气体扩散层上的目标压缩力无法保证。
技术实现思路
本技术提供一种台阶型面双极板以解决上述问题。本技术采取的技术方案是：一种台阶型面双极板，包括活性区、气流通道区、密封区，所述活性区、气流通道区、密封区三者设有高度差，所述气流通道区比活性区高0.06--0.1mm，气流通道区比密封区高0.03--0.05mm。进一步地，所述活性区高度为0.34--0.38mm、气流通道区高度为0.42--0.45mm、密封区0.39--0.41mm。进一步地，所述活性区高0.35mm、气流通道区高度为0.43mm、密封区0.4mm。进一步地，所述膜电极碳纸在装配时压缩0.03-0.08mm。进一步地，所述气流通道区为双极板提供气流通道。进一步地，双极板阴极和阳极采用激光焊接进行连接。进一步地，双极板上设有定位凸台或凹槽，用于双极板焊接时定位。进一步地，上述双极板应用于一种氢燃料电池。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：采用台阶型型面，活性区设有略低的台阶面，有效解决碳纸的定位问题，有利于单电池的组装及电池活性区的稳定性。封装区高度略低，为电池封装时双极板密封区涂布的封胶在压缩后产生膨胀时预留一定空间，保证密封性和电池稳定性。设置为台阶型面，可以在气体扩散层制造公差或电堆的热/湿膨胀或收缩的情况下需要轻微调整电池高度时，有可以调整的空间，以保证气体扩散层上具有正确的目标压缩力。附图说明图1为双极板平面图；图2为双极板装配后剖面图。具体实施方式下面结合具体实施例进一步说明本专利技术。除非特别说明，本专利技术实施例中采用的原料和方法为本领域常规市购的原料和常规使用的方法。实施例1一种台阶型面双极板，如图1、2所示，包括活性区1、气流通道区2，密封区3。活性区1由阳极板和阴极板扣合而成，中间为膜电极，膜电极有碳纸4、质子交换膜（未标示）、膜电极垫片6叠加组成。气流通到区2是双极板的气流分配通道。密封区涂布封胶5，对双极板密封。双极板活性区1、气流通道区2和密封区3的底面11、21、31在一个平面，底面到顶面12、22、32的高度不同，三个区呈台阶状。气流通道区2的底面21到顶面22的高度比活性区1的底面11到顶面12的高度高0.08mm，气流通道区2的底面21到顶面22的高度比密封区3的底面31到顶面32的高度高0.04mm。进一步地，活性区高度为0.35mm、气流通道区高度为0.43mm、密封区0.4mm。进一步地，双极板的阳极和阴极通过激光焊接进行连接，每个双极板四周设有至少三个定位凸台或凹槽，用于双极板焊接时定位。活性区1双极板表面覆盖碳纸4、质子交换膜和膜电极垫片，气流通道区只有膜电极垫片6，在装配压缩后有0.08mm左右的高度差，气流通道区比高度活性区高度高0.08mm，可以更好的使碳纸定位。密封区涂布的封胶5在装配压缩后会产生膨胀，对双极板产生应力，密封区高度设为0.4mm，比活性区低0.03mm，可以使封胶5具备一定膨胀空间，提高双极板密封效果和使用寿命。实施例2一种台阶型面双极板，如图1、2所示，包括活性区1、气流通道区2，密封区3。活性区1由阳极板和阴极板扣合而成，中间为膜电极，膜电极有碳纸4、质子交换膜（未标示）、膜电极垫片6叠加组成。气流通到区2是双极板的气流分配通道。密封区涂布封胶5，对双极板密封。双极板活性区1、气流通道区2和密封区3的底面11、21、31在一个平面，底面到顶面12、22、32的高度不同，三个区呈台阶状。气流通道区2的底面21到顶面22的高度比活性区1的底面11到顶面12的高度高0.07mm，气流通道区2的底面21到顶面22的高度比密封区3的底面31到顶面32的高度高0.03mm。进一步地，活性区高度为0.35mm、气流通道区高度为0.42mm、密封区0.39mm。进一步地，双极板的阳极和阴极通过激光焊接进行连接，每个双极板四周设有至少三个定位凸台或凹槽，用于双极板焊接时定位。活性区1双极板表面覆盖碳纸4、质子交换膜和膜电极垫片，气流通道区只有膜电极垫片6，在装配压缩后有0.07mm左右的高度差，气流通道区比高度活性区高度高0.07mm，可以更好的使碳纸定位。密封区涂布的封胶5在装配压缩后会产生膨胀，对双极板产生应力，密封区高度设为0.39mm，比活性区低0.03mm，可以使封胶5具备一定膨胀空间，提高双极板密封效果和使用寿命。实施例3一种台阶型面双极板，如图1、2所示，包括活性区1、气流通道区2，密封区3。活性区1由阳极板和阴极板扣合而成，中间为膜电极，膜电极有碳纸4、质子交换膜（未标示）、膜电极垫片6叠加组成。气流通到区2是双极板的气流分配通道。密封区涂布封胶5，对双极板密封。双极板活性区1、气流通道区2和密封区3的底面11、21、31在一个平面，底面到顶面12、22、32的高度不同，三个区呈台阶状。气流通道区2的底面21到顶面22的高度比活性区1的底面11到顶面12的高度高0.1mm，气流通道区2的底面21到顶面22的高度比密封区3的底面31到顶面32的高度高0.05mm。进一步地，活性区高度为0.35mm、气流通道区高度为0.45mm、密封区0.40mm。进一步地，双极板的阳极和阴极通过激光焊接进行连接，每个双极板四周设有至少三个定位凸台或凹槽，用于双极板焊接时定位。活性区1双极板表面覆盖碳纸4、质子交换膜和膜电极垫片，气流通道区只有膜电极垫片6，在装配压缩后有0.1mm左右的高度差，气流通道区比高度活性区高度高0.1mm，可以更好的使碳纸定位。密封区涂布的封胶5在装配压缩后会产生膨胀，对双极板产生应力，密封区高度设为0.40mm，比活性区低0.05mm，可以使封胶5具备一定膨胀空间，提高双极板密封效果和使用寿命。台阶状形面高度差控制在气流通道区比活性区高0.06--0.1mm、气流通道区比密封区高0.03--0.05mm的范围内，可以较好地解决碳纸定位、封胶压缩后膨胀的问题，在双极板制造出现公差时，也有调整空间。台阶尺度小于此范围时，碳纸定位和封胶压缩后膨胀的原因，会造成电池寿命降低；台阶差大于此范围时，则会造成碳纸和封胶压缩距离不够，双极板密封不好，造成泄露等质量问题。以上实施方式是对本技术的进一步解释和说明，应当理解，不能作为对本技术的限制，任何基于本技术做出的改进，均在本技术保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种台阶型面双极板，其特征在于包括活性区、气流通道区、密封区，所述活性区、气流通道区、密封区三者设有高度差，所述气流通道区比活性区高0.06‑‑0.1mm，气流通道区比密封区高0.03‑‑0.05mm。

【技术特征摘要】
1.一种台阶型面双极板，其特征在于包括活性区、气流通道区、密封区，所述活性区、气流通道区、密封区三者设有高度差，所述气流通道区比活性区高0.06--0.1mm，气流通道区比密封区高0.03--0.05mm。2.根据权利要求1所述台阶型面双极板，其特征在于所述活性区高度为0.34--0.38mm、气流通道区高度为0.42--0.45mm、密封区0.39--0.41mm。3.根据权利要求2所述台阶型面双极板，其特征在于所述活性区高0.35mm、气流通道区高度为0.43mm、密封区0.4mm。4.根据权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭金林，万春华，王自团，黄思宏，
申请(专利权)人：湖南振邦氢能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南,43