一种测试用质子交换膜燃料电池制造技术

本发明专利技术提供了一种测试用质子交换膜燃料电池，涉及燃料电池技术领域。本发明专利技术提供的测试用质子交换膜燃料电池，包括上端板1、阴极板10、膜电极11、隔板6、阳极板12和下端板4，所述隔板6贴合在所述上端板1和下端板4之间，所述隔板设置有台阶孔9、气体分散区8和导电槽7；所述台阶孔9内依次贴合并封装阴极板10、膜电极11和阳极板12，所述上端板1与阴极板10直接接触，所述阳极板12与下端板4直接接触；所述膜电极11与所述台阶孔9的台阶端面92密封连接。本发明专利技术增加隔板结构，起到密封框作用，解决了测试用燃料电池双极板的密封问题；在隔板上设置气体分散区，促使气体均匀分布；通过导电槽板解决了电池引流的问题。

A proton exchange membrane fuel cell for testing

【技术实现步骤摘要】
一种测试用质子交换膜燃料电池
本专利技术涉及燃料电池
，尤其涉及一种测试用质子交换膜燃料电池。
技术介绍
质子交换膜燃料电池(PEMFC)的结构包括端板、膜电极、流场板和集流板，所述膜电极包括气体扩散层、质子交换膜和催化层。其中流场板提供燃料和氧化剂流通的通道，集流板收集电子，通常由石墨或金属制成，是电极与外电路之间的电流通道。目前应用最广泛的电池结构是将流场板与集流板合二为一制成双极板，兼做反应气体流场通道和电流通道。目前，装配PEMFC单电池时，为了保证气密性，板框式双极板的边缘设计有密封槽，配合密封圈将膜电极封装在阴极板和阳极板之间，外侧用端板进行压紧。双极板上加工出气体进出口、气体分散区以及气体反应区。反应气体从气体入口进入反应区，而且为了保证气体分散均匀，在进气口处设计气体分散区，增加了双极板设计加工难度。中国专利技术专利CN105609803A公布了一种四合一电极燃料电池及其制备方法，包括贴合并起固定作用的上端板和下端板，上端板和下端板之间设置有相贴合的四合一阳极和四合一阴极，其中四合一阳极与上端板相扣合，四合一阴极与下端板相扣合，且四合一阳极和四合一阴极之间设置有阳离子交换膜，其反应气体入口在端板上呈对角线分布。然而，这种电池结构中，四合一电极和阳离子交换膜之间的密封性是通过施加外力进行压紧，密封效果差。而且反应气体只能从电极端面上进入反应区，气体分散不均匀，电池反应效率降低，电池性能测试困难。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种测试用质子交换膜燃料电池，该燃料电池的密封性好，气体分散均匀，燃料电池结构拆卸方便，可以重复使用。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种测试用质子交换膜燃料电池，包括上端板1、阴极板10、膜电极11、隔板6、阳极板12和下端板4，所述隔板6贴合在所述上端板1和下端板4之间，所述隔板6设置有台阶孔9、气体分散区8和导电槽7；所述台阶孔9内依次贴合并封装阴极板10、膜电极11和阳极板12，所述上端板1与阴极板10直接接触，所述阳极板12与下端板4直接接触；所述膜电极11与所述台阶孔9的台阶端面92密封连接。优选的，所述台阶孔9为变孔径的矩形孔，包括台阶孔顶部91和台阶孔底部93，所述台阶孔9的孔径缩小处的环形平面为台阶端面92，所述膜电极11贴合于所述台阶端面92上，所述阴极板10扣合进台阶孔顶部91，使阴极板10的内端面与膜电极11贴合，且阴极板10的外端面与上端板1的内端面平齐；所述阳极板12扣合进所述台阶孔底部93，使所述阳极板12的内端面与膜电极11贴合，且阳极板12的外端面与隔板6的外端面平齐。优选的，所述上端板1、下端板4和隔板6的材质为聚碳酸酯、有机玻璃或亚克力板。优选的，所述隔板6为双面加工结构，所述隔板6的每侧端面上设置两个对称的气体分散区8，所述气体分散区8的顶角部位做圆角过渡并分别与同侧上端板1或下端板4的气体进出口对应，所述气体分散区8的底边与所述台阶孔9的边缘连通，所述气体分散区8的深度分别与同侧阳极板12或阴极板10的厚度相同。优选的，所述导电槽7设置于所述隔板6同侧的两个气体分散区的对称轴线上，所述导电槽7与台阶孔连通，所述导电槽7的深度与同侧阳极板12或阴极板10的厚度相同。优选的，还包括紧固螺栓14、密封圈和导电板15。优选的，所述上端板1和下端板4的端面上对称分布有反应气体进气口和反应气体出气口。优选的，所述上端板1通过密封圈与台阶孔顶部91和膜电极11形成密封氧化剂气体反应腔体；所述下端板4通过密封圈与台阶孔底部93和膜电极11形成燃料气体的反应腔体。优选的，所述上端板1、下端板4和隔板6的四个顶角的相同位置处均设有装配孔，所述紧固螺栓14贯穿所述装配孔内部。本专利技术提供了一种测试用质子交换膜燃料电池，包括上端板1、阴极板10、膜电极11、隔板6、阳极板12和下端板4，所述隔板6贴合在所述上端板1和下端板4之间，所述隔板设置有台阶孔9、气体分散区8和导电槽7；所述台阶孔9内依次贴合并封装阴极板10、膜电极11和阳极板12，所述上端板1与阴极板10直接接触，所述阳极板12与下端板4直接接触；所述膜电极11与所述台阶孔9的台阶端面92密封连接。本专利技术在测试用质子交换膜燃料电池的上端板和下端板之间设计隔板，而隔板的空腔位置设计成台阶孔，所述膜电极与所述台阶孔的台阶端面密封连接，能够将台阶孔分为不同的腔体，上端板、台阶孔较大孔径一侧与膜电极构成密封的氧化剂气体反应腔体，下端板、台阶孔较小孔径一侧与膜电极构成燃料气体的反应腔体，反应气体只能从上端板或者下端板上的反应气体进出口出入。这种单电池结构既可以使得膜电极分隔氧化剂气体和燃料气体，又可以满足电池密封性的要求。本专利技术通过在燃料电池中增加隔板结构，起到了密封框的作用，解决了测试用全通孔金属纤维烧结体燃料电池双极板的密封问题；通过在隔板上加工气体分散区结构，促使气体均匀分布；通过导电槽板结构的设计解决了电池引流的问题。本专利技术提供的组装式测试用燃料电池结构拆卸方便，可以重复使用。附图说明图1为本专利技术所述测试用质子交换膜燃料电池的上端板轴测图；图2为本专利技术所述测试用质子交换膜燃料电池的下端板轴测图；图3为本专利技术所述测试用质子交换膜燃料电池的隔板轴测图(包括俯视图和仰视图)；图4为本专利技术所述测试用质子交换膜燃料电池的完整结构爆炸视图；图5为本专利技术所述测试用质子交换膜燃料电池的电池结构剖视图；图6为极板和导电板一体化部件；其中：1-上端板，2-密封槽，3-氧化剂气体进出口，4-下端板，5-燃料气体进出口，6-隔板，7-导电槽，8-气体分散区，9-台阶孔，91-台阶孔顶部，92-台阶端面，93-台阶孔底部，10-阴极板，11-膜电极，12-阳极板，13-装配孔，14-紧固螺栓，15-导电板。具体实施方式本专利技术提供了一种测试用质子交换膜燃料电池，包括上端板1、阴极板10、膜电极11、隔板6、阳极板12和下端板4，所述隔板6贴合在所述上端板1和下端板4之间，所述隔板6设置有台阶孔9、气体分散区8和导电槽7；所述台阶孔9内依次贴合并封装阴极板10、膜电极11和阳极板12，所述上端板1与阴极板10直接接触，所述阳极板12与下端板4直接接触；所述膜电极11与所述台阶孔9的台阶端面92密封连接。在本专利技术中，若无特殊说明，所需材料或部件均为本领域技术人员熟知的市售商品。如图1和图2所示，本专利技术提供的测试用质子交换膜燃料电池包括上端板1和下端板4(统称为端板)，作为本专利技术的一个实施例，所述上端板1和下端板4的形状和尺寸相同，所述上端板1和下端板4的尺寸均优选为160mm×160mm，厚度均优选为10～20mm。作为本专利技术的一个实施例，所述上端板1和下端板4的端面上对称分布有反应气体进气口和反应气体出气口，具体的，所述上端板1设有氧化剂气体进出口3，所述氧化剂气体进出口3的直径优选为5～8mm本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测试用质子交换膜燃料电池，其特征在于，包括上端板(1)、阴极板(10)、膜电极(11)、隔板(6)、阳极板(12)和下端板(4)，所述隔板(6)贴合在所述上端板(1)和下端板(4)之间，所述隔板(6)设置有台阶孔(9)、气体分散区(8)和导电槽(7)；所述台阶孔(9)内依次贴合并封装阴极板(10)、膜电极(11)和阳极板(12)，所述上端板(1)与阴极板(10)直接接触，所述阳极板(12)与下端板(4)直接接触；所述膜电极(11)与所述台阶孔(9)的台阶端面(92)密封连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种测试用质子交换膜燃料电池，其特征在于，包括上端板(1)、阴极板(10)、膜电极(11)、隔板(6)、阳极板(12)和下端板(4)，所述隔板(6)贴合在所述上端板(1)和下端板(4)之间，所述隔板(6)设置有台阶孔(9)、气体分散区(8)和导电槽(7)；所述台阶孔(9)内依次贴合并封装阴极板(10)、膜电极(11)和阳极板(12)，所述上端板(1)与阴极板(10)直接接触，所述阳极板(12)与下端板(4)直接接触；所述膜电极(11)与所述台阶孔(9)的台阶端面(92)密封连接。


2.根据权利要求1所述的测试用质子交换膜燃料电池，其特征在于，所述台阶孔(9)为变孔径的矩形孔，包括台阶孔顶部(91)和台阶孔底部(93)，所述台阶孔(9)的孔径缩小处的环形平面为台阶端面(92)，所述膜电极(11)贴合于所述台阶端面(92)上，所述阴极板(10)扣合进台阶孔顶部(91)，使阴极板(10)的内端面与膜电极(11)贴合，且阴极板(10)的外端面与上端板(1)的内端面平齐；所述阳极板(12)扣合进所述台阶孔底部(93)，使所述阳极板(12)的内端面与膜电极(11)贴合，且阳极板(12)的外端面与隔板(6)的外端面平齐。


3.根据权利要求1所述的测试用质子交换膜燃料电池，其特征在于，所述上端板(1)、下端板(4)和隔板(6)的材质为聚碳酸酯、有机玻璃或亚克力板。


4.根据权利要求1所述的测试用质子交换膜燃料电池，其特征在于，所述隔板(6)为双面加工结构，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：高建平，葛鹏，卢广轩，王晓哲，
申请(专利权)人：西部金属材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61