燃料电池电堆结构制造技术

本发明专利技术公开了一种燃料电池电堆结构，包括阴极端板、双极板、MEA组件以及阳极端板，其中，MEA组件边框朝向阳极侧的一侧固定有第一密封部件，MEA组件边框朝向阴极侧的一侧固定有第二密封部件，第一密封部件与阳极侧密封槽适配以压合密封，第二密封部件与阴极侧密封槽适配以压合密封。本发明专利技术提出的燃料电池电堆结构，可有效提升燃料电池的组装效率和密封稳定性能。

Fuel cell stack structure

【技术实现步骤摘要】
燃料电池电堆结构
本专利技术涉及燃料电池结构
，尤其涉及一种燃料电池电堆结构。
技术介绍
燃料电池是一种能够将化学能转化成电能的化学发电装置，是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。由于燃料电池是通过电化学反应把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，效率高。另外，燃料电池用燃料和氧气作为原料，没有机械传动部件，无有害气体排放或排放量极少，且没有噪音。由此，从能源和生态环境的角度来看，燃料电池将是最有发展前途的发电技术，应用领域广泛。传统燃料电池电堆组装工艺中，需要事先将密封垫圈一个一个覆盖到双极板两侧的密封槽中，组装效率低，同时，密封垫圈容易错位导致密封性不良的问题。另外，传统燃料电池电堆组装工艺中，用于锁紧固定电堆的螺栓与单电池的边框（即双极板的边框）之间存在一定的距离，并采用皮套对锁紧螺栓进行绝缘防护，以防止螺栓与单电池接触发生短路，该结构虽然有效对电堆进行绝缘防，但螺栓与各单电池边框存在一定的距离，增大了电堆的体积，进而影响了电堆的整体功率密度。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种燃料电池电堆结构，旨在有效提升燃料电池的组装效率和密封稳定性能。为实现上述目的，本专利技术提供一种燃料电池电堆结构，包括阴极端板、双极板、MEA（membraneelectrodeassembly，膜电极）组件以及阳极端板，其中，所述MEA组件的边框朝向阳极侧的一侧固定有第一密封部件，MEA组件的边框朝向阴极侧的一侧固定有第二密封部件，第一密封部件与阳极侧密封槽适配以压合密封，第二密封部件与阴极侧密封槽适配以压合密封。优选地，所述MEA组件的边框上设有多个第一定位槽，双极板上设置有与第一定位槽一一对应的第二定位槽，阳极端板和阴极端板上均设有与第一定位槽一一对应的定位孔，螺栓穿过定位孔、第一定位槽和第二定位槽将燃料电池电堆固定。优选地，所述第一定位槽的外缘朝向阳极侧或阴极侧翘起形成第一定位槽裙围，第二定位槽嵌套于第一定位槽裙围上。优选地，所述第一定位槽和第二定位槽均为圆弧形槽，第一定位槽裙围为圆弧形曲面，第二定位槽的半径大于第一定位槽裙围的圆弧形曲面的半径。优选地，所述第一定位槽裙围的上翘高度小于双极板的厚度；所述第一定位槽裙围的厚度为0.2~1mm。优选地，所有的第一定位槽均位于MEA组件长度方向的边框外侧；所有的第二定位槽均位于双极板长度方向的边框外侧。优选地，所述定位孔的外边缘与其端板的外边缘的间距小于5mm。优选地，所述第一密封部件和第二密封部件均为固定于MEA组件边框上的密封条环绕成的密封圈结构，密封条的宽度为1~2mm、高度为0.7~1.5mm；阳极侧密封槽和阴极侧密封槽的宽度均为2~3mm、高度均为0.4~0.8mm。优选地，所述第一密封部件、第二密封部件均包括具有抗压缩变形性能的第一密封材料层和具有耐高温性能的第二密封材料层，第一密封材料层和第二密封材料层彼此化学交联。优选地，所述第一密封材料层位于MEA组件的边框的外侧，第二密封材料层位于MEA组件的边框的内侧。本专利技术提出的燃料电池电堆结构，具有以下有益效果：1）通过将MEA组件的边框与密封部件进行固定（即一体式设计），能够实现双极板与MEA组件的快速叠放组装，省去传统燃料电池电堆组装工艺中需要事先将密封垫圈一个一个覆盖到双极板两侧的密封槽中，能够有效的提升燃料电池电堆的组装效率；2）通过将MEA组件与密封部件进行一体式设计，能有效避免传统燃料电池电堆组装工艺中密封垫圈错位导致电堆密封性不良的问题。另外，本专利技术的密封部件采用了具有抗压缩变形性能和具有耐高温性能复合密封材料，能够提升密封部件的抗压缩变形性能和耐高温性能，进一步提升燃料电池电堆的密封性能及其稳定性；3）直接利用双极板和MEA组件的圆弧形定位槽进行锁紧固定，同时采用曲面裙围的结构进行阻隔绝缘，能够有效减少电堆非化学反应区域/非化学反应部件尺寸，增大燃料电池电堆的功率密度。另外，本专利技术采用第一定位槽裙围结构进行阻隔绝缘的方案，较传统燃料电池电堆组装方案采用皮套对锁紧螺栓进行绝缘防护的方式，绝缘防护效果级稳定性更佳。附图说明图1为本专利技术燃料电池电堆结构的结构示意图；图2为本专利技术燃料电池电堆结构中双极板的结构示意图；图3为本专利技术燃料电池电堆结构中MEA组件的结构示意图。图中，1-双极板、11-阳极流场单板、10-第二定位槽，12-阴极流场单板、2-MEA组件、21-第一密封部件、20-第一定位槽，31-阳极端板、32-阴极端板。本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。需要说明的是，在本专利技术的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。参照图1至图3，本优选实施例中，一种燃料电池电堆结构，包括阴极端板32、阴极流场单板12、MEA组件2、双极板1（阴/阳两极流场板）、MEA组件2、双极板1（阴/阳两极流场板）、MEA组件2、阳极流场单板11以及阳极端板31（本实施例中以三片单电池电堆进行说明，此时有三个MEA组件2，如果一片单电池只有一个MEA组件，阴/阳极流场单板属于双极板，区别在于电堆中间的双极板两侧分别是阴/阳两极流场板，而两侧只需要阴极或阳极流场单板），其中，MEA组件2的边框朝向双极板阳极侧的一侧固定有第一密封部件21，MEA组件2的边框朝向双极板阴极侧的一侧固定有第二密封部件（图中未示出），第一密封部件21与阳极侧密封槽适配以压合密封，第二密封部件与阴极侧密封槽适配以压合密封。由于第一密封部件21和第二密封部件是与固定于MEA组件2的边框上（即一体式设计），因此能够实现双极板1（阳极流场单板11、阴极流场单板12）与MEA组件2进行快速的叠放组装，省去传统燃料电池组装工艺中需要事先将密封垫圈一个一个覆盖到双极板1两侧的密封槽中，能够有效的提升燃料电池电堆的组装效率。同时，由于第一密封部件21和第二密封部件是与MEA组件2一体式设计，能有效避免传统燃料电池组装工艺中密封垫圈错位导致电堆密封性不良的问题。进一步地，参照图3，MEA组件2的边框上设有多个第一定位槽20，参照图2，双极板1上设置有与第一定位槽20一一对应的多个第二定位槽10，阳极端板31和阴极端板32上均设有与第一定位槽20一一对应的多个定位孔，螺栓穿过定位孔、第一定位槽20和第二定位槽10将燃料电池电堆固定。第二定位槽10和第一定位槽20的形状相同。进一步地，第一定位槽20的外缘朝向阳极侧或阴极侧翘起形成第一定位槽裙围，第二定位槽10嵌套于第一定位槽裙围上。通过第二定位槽10嵌套于第一定位槽裙围上，从而保证了MEA组件2和双极板1的紧固连接。本实施例中，第一定位槽20和第二定位槽10均为圆弧形槽，第一定位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池电堆结构，其特征在于，包括阴极端板、双极板、MEA组件以及阳极端板，其中，所述MEA组件的边框朝向双极板阳极侧的一侧固定有第一密封部件，MEA组件的边框朝向双极板阴极侧的一侧固定有第二密封部件，第一密封部件与阳极侧密封槽适配以压合密封，第二密封部件与阴极侧密封槽适配以压合密封。

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池电堆结构，其特征在于，包括阴极端板、双极板、MEA组件以及阳极端板，其中，所述MEA组件的边框朝向双极板阳极侧的一侧固定有第一密封部件，MEA组件的边框朝向双极板阴极侧的一侧固定有第二密封部件，第一密封部件与阳极侧密封槽适配以压合密封，第二密封部件与阴极侧密封槽适配以压合密封。2.如权利要求1所述的燃料电池电堆结构，其特征在于，所述MEA组件的边框上设有多个第一定位槽，双极板上设置有与第一定位槽一一对应的第二定位槽，阳极端板和阴极端板上均设有与第一定位槽一一对应的定位孔，螺栓穿过定位孔、第一定位槽和第二定位槽将燃料电池电堆固定。3.如权利要求2所述的燃料电池电堆结构，其特征在于，所述第一定位槽的外缘朝向阳极侧或阴极侧翘起形成第一定位槽裙围，第二定位槽嵌套于第一定位槽裙围上。4.如权利要求3所述的燃料电池电堆结构，其特征在于，所述第一定位槽和第二定位槽均为圆弧形槽，第一定位槽裙围为圆弧形曲面，第二定位槽的半径大于第一定位槽裙围的圆弧形曲面的半径。5.如权利要求3所述的燃料电池电堆结构，...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗国光，
申请(专利权)人：广州市黄埔乐天实业有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44