燃料电池及其制作方法和模具技术

本发明专利技术提供一种燃料电池及其制作方法和模具。该一种燃料电池，包括部分粘接的第一极板和第二极板，所述第一极板和所述第二极板之间夹设有膜电极；所述第一极板包括向所述膜电极凸出的凸流道，所述第二极板包括向远离所述膜电极凸出的凹流道；所述膜电极的一侧面接触所述凸流道，另一侧面接触所述凹流道。采用第一极板、膜电极和第二极板构成一体的结构，省去了传统的密封垫，具有成本低、速度快、精度高、成品率高等优点。

Fuel cell and its manufacturing method and die

The invention provides a fuel cell, a manufacturing method and a mold thereof. The fuel cell comprises a partially bonded first electrode plate and a second electrode plate, wherein a membrane electrode is sandwiched between the first electrode plate and the second electrode plate; the first electrode plate comprises a convex channel protruding to the membrane electrode, and the second electrode plate comprises a concave channel protruding away from the membrane electrode; one side of the membrane electrode contacts the convex channel and the other side contacts the membrane electrode Concave channel. Using the structure of the first plate, membrane electrode and the second plate, the traditional sealing gasket is omitted, which has the advantages of low cost, high speed, high precision and high yield.

【技术实现步骤摘要】
燃料电池及其制作方法和模具
本专利技术属于燃料电池
，具体涉及一种燃料电池及其制作方法和模具。
技术介绍
燃料电池电堆是将燃料通过电化学反应直接生成电能的装置，是由一片一片燃料电池单电池堆叠而成。燃料电池的单电池主要包括阳极双极板、阴极双极板、膜电极以及密封件组成。由于燃料电池对于密封性有比较高的需求，在实际组装过程中，成品率比较低，一般的产品寿命较短，耐温性、抗震性比较差等缺点，关键性的影响因素是组成的零部件过多，相互之间的错位、形变都会导致结构损坏或者气体液体泄露。技术在不断发展成熟，产品向更加集成化方向发展。目前已经有一些燃料电池产品开始使用单元的集成化技术，将阳极双极板、阴极双极板、膜电极和密封垫集成到一起，做成一个牢固的整体。根据各自的产品技术方向以及设计不同，集成的形式也不一样。目前大多数产品是将阳极双极板和阴极双极板粘接或者焊接在一起，或者将密封垫与双极板或者膜电极粘接在一起的形式。当前工艺在组装电堆的过程中，组装零部件较多，对于零部件精度和组装精度要求较高，依赖组装工人的技术水平，产品标准化生产困难。另外当前的技术，使用点胶或者注塑集成密封垫的工艺形式，生产设备成本较高，对生产环境要求高，生产速度比较慢，次品率也比较高。这些问题严重影响燃料电池的产业化，导致燃料电池成本居高不下。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种燃料电池及其制作方法和模具，能够优化燃料电池结构，便于制作，成本低。为了解决上述问题，本专利技术提供一种燃料电池，包括部分粘接的第一极板和第二极板，所述第一极板和所述第二极板之间夹设有膜电极；所述第一极板包括向所述膜电极凸出的凸流道，所述第二极板包括向远离所述膜电极凸出的凹流道；所述膜电极的一侧面接触所述凸流道，另一侧面接触所述凹流道。优选地，所述膜电极包括依次相互接触的第一气体扩散层、质子交换膜和第二气体扩散层，所述第一气体扩散层的面积大于所述第二气体扩散层的面积，所述质子交换膜的侧面形状和所述第一气体扩散层与所述质子交换膜的接触面形状相同。优选地，所述质子交换膜的侧面边缘突出其与所述第二气体扩散层的接触面。优选地，所述第一极板包括第一板体，所述凸流道设在所述第一板体的中央处，所述第二极板包括第二板体，所述凹流道设在所述第二板体的中央处；所述燃料电池还包括密封胶层，所述第一板体经所述密封胶层与所述第二板体粘接。优选地，所述燃料电池还包括过桥隔片，所述过桥隔片盖合在所述凸流道或所述凹流道的两端所述板体上；在两个所述板体的外围之间填充所述密封胶层时，所述过桥隔片隔开所述密封胶层，引导流体进出所述凸流道或所述凹流道。优选地，所述过桥隔片为焊接或粘接在所述第一极板或所述第二极板上。优选地，在所述过桥隔片盖合在所述凸流道或所述凹流道的两端所述板体上时，所述密封胶层充满两个所述板体以及所述膜电极端面所围成的凹槽。优选地，所述密封胶层采用硅胶、热熔胶、环氧胶和橡胶中一种或多种制成；优选采用硅胶和三元乙丙橡胶。根据本专利技术的另一方面，提供了一种燃料电池的制作方法，包括极板上制作流道：在第一极板上制作凸流道，以及第二极板上制作凹流道；制作膜电极：第一气体扩散层、质子交换膜和第二气体扩散层依次叠加设置，其中，所述第一气体扩散层的面积大于所述第二气体扩散层的面积，所述质子交换膜的侧面形状和所述第一气体扩散层与所述质子交换膜的接触面形状相同；扩展流道：在所述凸流道端头的第一极板上设置第一过桥隔片，在所述凹流道端头的第二极板上设置第二过桥隔片；灌注密封胶：所述第一极板、所述膜电极和所述第二极板依次叠加，向由所述第一极板和所述第二极板的板体之间以及所述膜电极端面所围成的空腔内灌注密封胶流体；定型：对所述第一极板、所述膜电极和所述第二极板叠加层进行压合，在所述密封胶能发生固化的条件下进行固化，成型。根据本专利技术的再一方面，提供了一种用于制作燃料电池的模具，包括上压合模具和下压合模具，所述下压合模具包括用来摆放该燃料电池的凹槽，所述上压合模具包括与该燃料电池形状一致的向下凹陷，所述凹陷扣合在所述凹槽上，所述凹槽的深度与所述凹陷的高度差与该燃料电池的厚度相同。本专利技术提供的一种燃料电池，包括部分粘接的第一极板和第二极板，所述第一极板和所述第二极板之间夹设有膜电极；所述第一极板包括向所述膜电极凸出的凸流道，所述第二极板包括向远离所述膜电极凸出的凹流道；所述膜电极的一侧面接触所述凸流道，另一侧面接触所述凹流道。采用第一极板、膜电极和第二极板构成的一体结构，省去了传统的密封垫，具有成本低、速度快、精度高、成品率高等优点。附图说明图1为本专利技术实施例的燃料电池的结构示意图；图2为本专利技术实施例的燃料电池的压合前的示意图；图3为本专利技术实施例的燃料电池的第二极板的示意图；图4为本专利技术实施例的燃料电池的拱桥结构的过桥隔片示意图；图5为本专利技术实施例的燃料电池的第二极板的装配示意图；图6为本专利技术实施例的燃料电池的第一极板的装配示意图；图7为本专利技术实施例的燃料电池的立体装配示意图；图8为本专利技术实施例的模具的下压合模具的结构示意图；图9为本专利技术实施例的模具的上压合模具的结构示意图。附图标记表示为：1、第一极板；11、第一板体；12、凸流道；13、平板过桥；2、第二极板；21、第二板体；22、凹流道；23、拱桥隔片；3、膜电极；31、第一气体扩散层；32、质子交换膜；33、第二气体扩散层；4、密封胶层；5、下压合模具；51、凹槽；6、上压合模具。具体实施方式结合参见图1至图9所示，根据本专利技术的实施例，一种燃料电池，包括部分粘接的第一极板1和第二极板2，所述第一极板1和所述第二极板2之间夹设有膜电极3；所述第一极板1包括凸流道12，所述第二极板2包括凹流道22；所述膜电极3的一侧面接触所述凸流道12，另一侧面接触所述凹流道22。本专利技术将第一极板1和第二极板2夹设膜电极3集成为燃料电池的结构形式，尤其是第一极板1和第二极板2之间直接进行粘接，相对传统带密封垫的电池结构，结构简单，制作成本低。本专利技术与中间的膜电极接触的是凸流道12和凹流道22；需要注意的是，两个极板的流道一为凸流道、一为凹流道即可，并不限定阳极或者阴极流道类型。整个燃料电池的厚度等于膜电极3的厚度、第一极板1和第二极板2的板体厚度以及流道深度的总和，其中可以控制的是两个极板的流道深度方向。考虑到燃料电池的冷却水腔的密封，留出一个流道深度作为冷却水腔密封垫的厚度，把另外一个流道深度和膜电极3的厚度作为粘接胶的厚度，这样可以降低太薄的粘接胶在加工和装配时候的困难。这样设计的基础是粘接胶与水腔密封垫处于一条垂直线上，如果水腔密封与粘接胶的位置不重合，则可以有更多的空间用来设计粘接胶的厚度。这种“非重合”设计会带来结构问题，如果水腔密封垫比粘接胶的面积大，会导致同样的有效面积，单电池整体面积变大，而如果水腔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池，其特征在于，包括部分粘接的第一极板(1)和第二极板(2)，所述第一极板(1)和所述第二极板(2)之间夹设有膜电极(3)；所述第一极板(1)包括向所述膜电极(3)凸出的凸流道(12)，所述第二极板(2)包括向远离所述膜电极(3)凸出的凹流道(22)；所述膜电极(3)的一侧面接触所述凸流道(12)，另一侧面接触所述凹流道(22)。/n

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池，其特征在于，包括部分粘接的第一极板(1)和第二极板(2)，所述第一极板(1)和所述第二极板(2)之间夹设有膜电极(3)；所述第一极板(1)包括向所述膜电极(3)凸出的凸流道(12)，所述第二极板(2)包括向远离所述膜电极(3)凸出的凹流道(22)；所述膜电极(3)的一侧面接触所述凸流道(12)，另一侧面接触所述凹流道(22)。


2.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述膜电极(3)包括依次相互接触的第一气体扩散层(31)、质子交换膜(32)和第二气体扩散层(33)，所述第一气体扩散层(31)的面积大于所述第二气体扩散层(33)的面积，所述质子交换膜(32)的侧面形状大小和所述第一气体扩散层(31)与所述质子交换膜(32)的接触面形状大小相同。


3.根据权利要求2所述的燃料电池，其特征在于，所述质子交换膜(32)的侧面边缘突出所述质子交换膜(32)与所述第二气体扩散层(33)的接触面。


4.根据权利要求3所述的燃料电池，其特征在于，所述第一极板(1)包括第一板体(11)，所述凸流道(12)设在所述第一板体(11)的中央处，所述第二极板(2)包括第二板体(21)，所述凹流道(22)设在所述第二板体(21)的中央处；所述燃料电池还包括密封胶层(4)，所述第一板体(11)经所述密封胶层(4)与所述第二板体(21)粘接。


5.根据权利要求4所述的燃料电池，其特征在于，所述燃料电池还包括过桥隔片，所述过桥隔片盖合在所述凸流道(12)或所述凹流道(22)的两端所述板体上；在两个所述板体的外围之间填充所述密封胶层(4)时，所述过桥隔片隔开所述密封胶层(4)，引导流体进出所述凸流道(12)或所述凹流道(22)。


6.根据权利要求5所述的燃料电池，其特征在于，所述过桥隔片为焊接或粘接在所述第一极板(1)或所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁蕴超，王利生，杨其良，王海峰，
申请(专利权)人：浙江锋源氢能科技有限公司，锋源新创科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33