一种极板制造技术

本发明专利技术公开了一种极板，极板表面内周设有流体通道，极板至少1个表面的外周边至少包括第一闭合状密封胶线道和第二闭合状密封胶线道，第一闭合状密封胶线道与第二闭合状密封胶线道呈平行间隔分布或非平行间隔分布；本发明专利技术大大减小了单道密封胶线可能导致的泄露几率。

【技术实现步骤摘要】
一种极板
本专利技术涉及一种极板，尤其适合作为燃料电池或质子交换膜电解水装置的极板。
技术介绍
燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。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，能量转化率高；而且采用氢作为燃料的燃料电池反应产物为水，环境友好，理论上可实现零污染排放；另外，燃料电池没有机械传动部件，运动部件少，工作时噪音很低；而且燃料电池还具有比能量高，可靠性高，燃料范围广，启动时间短，体积小，携带方便等优点。由此可见，从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是目前最有发展前途的发电技术。从结构上来说，燃料电池通常包括膜电极(也称为MEA)与集电器(CurrentCollector)；其中，燃料电池的膜电极是还原剂(通常为甲醇或氢气等燃料)发生氧化反应以及氧化剂(通常为氧气或空气)发生还原反应的电化学反应场所。传统膜电极主要包括位于中间且其两侧分别一体设有阴极和阳极的质子交换膜(也称为PEM膜)和分别位于质子交换膜上下表面的气体扩散层(也称为GDL膜)组成，为了促进电化学反应的发生，一般还会在阴极、阳极和质子交换膜之间设置催化剂(通常位于质子交换膜与气体扩散层之间的界面)；而集电器通常又称作双极板(BipolarPlate)，双极板负责把燃料和空气分配到阴阳电极表面以及电堆的散热，也是负责将单电池串联起来组成燃料电池电堆的关键部件，主要起分隔氧化剂、还原剂和冷却剂以及收集电流的作用。与燃料电池结构类似但工作过程相反，质子交换膜电解水装置是将电能转换成氢气的化学能的电化学装置，和碱性电解槽等制氢装置相比，质子交换膜电解槽具有体积小、效率高、产生的氢气和氧气易收集等优点。在实际工作时，在质子交换膜电解水装置的极板(相当于集流板)上通上电压，并在正极极板的流道中通入水，在催化剂的作用下水分解出的氢离子在电场的作用下飘移在负极形成氢气，通过负极极板的流道流出电解水装置而被收集；同时正极产生的氧气通过正极极板流出电解水装置，由正极极板、负极极板组成的双极板负责将水导入电解水装置的正极，然后导出产生的氢气和氧气，以及为电解水提供电流。在实际制造时，燃料电池或电解水装置电堆内的流体传输通道(例如燃料电池中的还原剂或氧化剂或冷却剂、质子交换膜电解水装置的氢气、氧气和水)之间，以及流体传输通道和电堆外部之间都需要密封。流体的泄露或电堆内不同流体之间的混合不仅造成浪费、降低电堆和电解水装置的使用性能，而且可能会引起安全事故。在实际规模应用中，一个100千瓦的燃料电池电堆的密封线总长度可能达到1公里左右，因此，燃料电池和电解水装置电堆技术中的密封技术对电堆的安全、寿命、效率等各方面都有巨大的影响。在现有技术的燃料电池电堆或电解水装置中，通常在石墨或金属极板需要密封的边缘处设置嵌入槽，在该嵌入槽内放置密封垫圈，或通过打胶机在密封的边缘处打一圈胶经过固化后实现密封。然而，这些密封方法通常会面临至少一个以下技术问题：a.一般只有单个防止泄露的密封道，密封失效风险较高。b.需要通过对密封圈施加很大的压力才能形成较好的密封，因而在极板的局部区域形成了较大的应力，容易导致极板的损坏或扭曲。c.需要在极板上预设凹槽，从而增加了极板的厚度要求，降低了燃料电池电堆或电解水装置的功率密度。d.单条密封圈或密封胶线容易发生塑性形变，密封失效风险较高。因此，基于以上技术现状，本申请人致力于寻求新的密封技术方案来有效改善燃料电池电堆或电解水装置的密封性能。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种极板，大大减小了单道密封胶线或密封圈可能导致的泄露几率，当应用于燃料电池或质子交换膜电解水装置后，可以明显改善密封性能。一种极板，所述极板表面内周设有流体通道，所述极板至少1个表面的外周边至少包括第一闭合状密封胶线道和第二闭合状密封胶线道，所述第一闭合状密封胶线道与所述第二闭合状密封胶线道呈平行间隔分布或非平行间隔分布。优选地，所述第一闭合状密封胶线道和/或所述第二闭合状密封胶线道呈四边型形状或三角型形状或弧型形状。优选地，相邻闭合状密封胶线道之间设有1条或多条密封隔断胶线，所述密封隔断胶线的两端分别与1个闭合状密封胶线道连接。优选地，所述第一闭合状密封胶线道与所述第二闭合状密封胶线道呈平行间隔分布，所述第一闭合状密封胶线道位于所述第二闭合状密封胶线道外周，且所述第二闭合状密封胶线道位于所述流体通道外周。优选地，所述第一闭合状密封胶线道与所述第二闭合状密封胶线道呈非平行间隔分布，其中，所述第一闭合状密封胶线道与所述第二闭合状密封胶线道中密封胶线不重合或部分密封胶线重合。优选地，通过丝网印刷工艺或喷墨打印或打胶工艺或涂刷工艺将密封胶设置在所述极板的表面外周边，通过固化成型得到各闭合状密封胶线道。优选地，所述闭合状密封胶线道的数量为2-300个，和/或所述闭合状密封胶线道的宽度范围为50-500微米，和/或所述闭合状密封胶线道的高度范围为5-100微米，和/或各闭合状密封胶线道的高宽比为0.1-1。优选地，所述第一闭合状密封胶线道与所述第二闭合状密封胶线道呈平行间隔分布，所述闭合状密封胶线道的间隔周期范围为150-1000微米。优选地，所述密封隔断胶线的间距范围为150-2000微米。优选地，所述极板为硅极板或石墨极板或金属极板或陶瓷极板或复合材料极板，本申请涉及的极板可以为硅极板或石墨极板或金属极板或陶瓷极板或复合材料极板或其他合适材质，本申请对其材质没有特别限制；本申请涉及的燃料电池可以为采用冷却水进行冷却的燃料电池，也可以采用风冷方式进行冷却的燃料电池，也可以采用其他结构的燃料电池或电解水装置，本申请对其没有特别限定。本申请涉及的密封包括燃料电池电堆和电解水装置内，相邻单电池、电解池的极板之间，极板与膜电极之间，以及极板与电堆外部结构之间的密封效果，主要可实现：各种反应物、生成物和冷却流体之间，以及它们和外界的密封。由于密封结构的密封效果主要取决于密封结构受到的压强，压强越大，燃料电池或电解水装置的密封性能越好，因此在同样的压力条件下，为了确保单个密封结构具有足够的压强，通过扩大胶线的宽度不仅无法提高压强反而对密封效果造成负面影响；因此，本申请创造性地通过在极板表面外周边设置多个闭合状密封胶线道，相对于现有技术中采用密封垫圈或打一周胶圈的密封方式具有如下积极技术效果：1.由于实现了对燃料电池单电池或电解水装置的多重密封效果，大大减小了单道密封胶线可能导致的泄露几率；在实际应用时，具有n个闭合状密封胶线道结构的泄露几率是单道密封胶泄露几率的n次方，因而显著减少了燃料电池或电解水装置泄露的几率；本申请进一步提出在相邻间隔的闭合状密封胶线道之间设置密封隔断胶线，可通过分区域隔断进一步减少燃料电池或电解水装置泄露的几率。2.通过印刷或打印或涂刷的胶线可以很薄、且尽量与极板表面平齐，大大减小了燃料电池或电解水装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种极板，所述极板表面内周设有流体通道，其特征在于，所述极板至少1个表面的外周边至少包括第一闭合状密封胶线道和第二闭合状密封胶线道，所述第一闭合状密封胶线道与所述第二闭合状密封胶线道呈平行间隔分布或非平行间隔分布。/n

【技术特征摘要】
1.一种极板，所述极板表面内周设有流体通道，其特征在于，所述极板至少1个表面的外周边至少包括第一闭合状密封胶线道和第二闭合状密封胶线道，所述第一闭合状密封胶线道与所述第二闭合状密封胶线道呈平行间隔分布或非平行间隔分布。


2.根据权利要求1所述的极板，其特征在于，所述第一闭合状密封胶线道和/或所述第二闭合状密封胶线道呈四边型形状或三角型形状或弧型形状。


3.根据权利要求1所述的极板，其特征在于，相邻闭合状密封胶线道之间设有1条或多条密封隔断胶线，所述密封隔断胶线的两端分别与1个闭合状密封胶线道连接。


4.根据权利要求1所述的极板，其特征在于，所述第一闭合状密封胶线道与所述第二闭合状密封胶线道呈平行间隔分布，所述第一闭合状密封胶线道位于所述第二闭合状密封胶线道外周，且所述第二闭合状密封胶线道位于所述流体通道外周。


5.根据权利要求1所述的极板，其特征在于，所述第一闭合状密封胶线道与所述第二闭合状密封胶线道呈非平行间隔分布，其中，所述第一闭合状密封胶线道...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱景兵，秦臻，杨克蒋，施正荣，
申请(专利权)人：浙江海晫新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33