一种具有双极板密封结构的燃料电池制造技术

本发明专利技术公开了一种具有双极板密封结构的燃料电池，包括阴极流场板，阴极流场板的一侧设置有膜电极，膜电极的一侧远离阴极流场板水平设置有阳极流场板，阳极流场板的顶端设置有空气进口，空气进口的一侧设置有燃料气体出口，燃料气体出口的一侧设置有冷却水进口，阳极流场板的底端设置有空气出口，空气出口的一侧设置有燃料气体进口，燃料气体进口的一侧设置有冷却口出口，阳极流场板前端设置有空气流场，空气流场的外侧设置有阳极密封圈，阳极流场板的两侧设置有定位孔，空气流场的一侧设置有隔板；该一种具有双极板密封结构的燃料电池通过设置膜电极，将膜电极放置阴极流场板和阳极流场板之间，可以达到提高双极板的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种具有双极板密封结构的燃料电池
本专利技术涉及双极板
，具体为一种具有双极板密封结构的燃料电池。
技术介绍
燃料电池是新能源电池的一种，具有工作温度低、比功率大、启动迅速等优点，已经成为新能源领域研究的热点之一。燃料电池的关键部件是双极板，双极板包括有流场的阴极板和阳极板。由于燃料电池工作时内部既有气体介质燃料气体、空气，还包括冷却介质乙二醇，为了防止介质的外漏以及互相之间的串漏，需要阴、阳极板之间进行密封。双极板是质子交换膜燃料电池的重要组成部分，起着支撑燃料电池，提供反应气、冷却剂通道的作用。就双极板本身的使用条件而言，极板本身不仅需要具有较高的导电率、耐腐蚀性和机械性能等，还需具备良好的密封性能，避免冷却水和反应气体的泄露。对于燃料电池双极板的密封，一般包含软密封和硬密封两种密封形式，对于由金属箔材冲压加工的双极板，冷却水腔可以采用硬密封的方式进行密封，如激光焊接；但对于由膨胀石墨冲压或机加工的其他材质的双极板，冷却水腔一般采用软密封的方式进行密封，如密封胶、粘接剂。现有技术存在以下缺陷或问题：1、双极板内部流道分配不均匀，内部气体流道设计复杂，加工难度大，降低了燃料电池使用率，减少了燃料电池双极板的使用寿命；2、需要两个密封件来进行密封，厚度较厚，双极板容易温度变高，无法散热，影响功率密度，导致双极板损坏。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种具有双极板密封结构的燃料电池，用以解决
技术介绍
中提到的双极板内部流道分配不均匀，内部气体流道设计复杂，加工难度大，降低了燃料电池使用率，减少了燃料电池双极板的使用寿命和需要两个密封件来进行密封，厚度较厚，双极板容易温度变高，无法散热，影响功率密度，导致双极板损坏的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种具有双极板密封结构的燃料电池，包括阴极流场板，所述阴极流场板的一侧设置有膜电极，所述膜电极的一侧远离阴极流场板水平设置有阳极流场板，所述阳极流场板的顶端设置有空气进口，所述空气进口的一侧设置有燃料气体出口，所述燃料气体出口的一侧设置有冷却水进口，所述阳极流场板的底端设置有空气出口，所述空气出口的一侧设置有燃料气体进口，所述燃料气体进口的一侧设置有冷却口出口，所述阳极流场板前端设置有空气流场，所述空气流场的外侧设置有阳极密封圈，所述阳极流场板的两侧设置有定位孔，所述空气流场的一侧设置有隔板，所述阴极流场板的前端设置有阴极密封圈，所述阴极密封圈的一侧设置有燃料气体流场，所述阴极流场板前端设置有冷却水流场，所述冷却水流场外壁表面设置有冷却水流道壁面。作为本专利技术的优选技术方案，所述阴极流场板与阳极流场板均设置有空气进出口、燃料气体进出口和冷却水进出口，所述阴极流场板通过膜电极与阳极流场板部分区域固定连接，所述阴极流场板、膜电极和阳极流场板的数量相同。作为本专利技术的优选技术方案，所述空气出口的截面面积小于空气进口截面面积，所述空气出口和空气进口的数量相同均为六组，阴极流场板与阳极流场板之间形成空气流场。作为本专利技术的优选技术方案，所述燃料气体出口的截面面积小于燃料气体进口截面面积，所述燃料气体出口和燃料气体进口的数量相同均为六组，所述阴极流场板与阳极流场板之间形成燃料气体流场。作为本专利技术的优选技术方案，所述冷却水进口截面面积小于冷却水出口截面面积，所述阴极流场板与阳极流场板之间形成冷却水流场。作为本专利技术的优选技术方案，所述燃料气体形成的流道与空气形成的流道的流道方向相反。作为本专利技术的优选技术方案，所述阴极流场板与阳极流场板通过隔板分离成多个独立流动小区域。作为本专利技术的优选技术方案，所述具有双极板密封结构的燃料电池还包括：外部电路；所述具有双极板密封结构的燃料电池，还包括：自动控制模块，与所述外部电路连接，用于自动控制燃料电池的关闭，其中所述燃料电池与所述外部电路连接；所述自动控制模块，包括：检测子模块，用于每隔预设时间段检测所述燃料电池的输入功率和电能输出功率；第一计算子模块，与所述检测子模块连接，用于根据所述输入功率和电能输出功率计算出每隔预设时间段内燃料电池的能量转化率，共获得N个能量转化率；第二计算子模块，与所述第一计算子模块连接，用于计算相邻两个预设时间段内的燃料电池的能量转化率差值，共获得N-1个能量转化率差值；排列子模块，与所述第二计算子模块连接，用于将所述N-1个能量转化率差值按照检测时间进行排序，获得能量转化率差值序列；第一确认子模块，与所述排列子模块连接，用于确认所述能量转化率差值序列中的N-1个能量转化率差值是否按照从大到小的顺序进行排列，若是，获取所述能量转化率差值序列的最后一个能量转化率差值，否则，确认所述燃料电池工作正常；第二确认子模块，与所述第一确认子模块连接，用于确认所述最后一个能量转化率差值是否大于第一预设转化率差值，若是，无需进行后续操作，否则，确认所述最后一个能量转化率差值是否小于第二预设转化率差值，若是，发出控制指令，否则，发出调节指令；控制子模块，一端与所述第二确认子模块连接，另一端与所述外部电路连接，用于根据所述控制指令关闭所述外部电路与燃料电池的电连接；调节子模块，与所述第二确认子模块连接，用于根据所述调节指令增大所述燃料电池的输入功率。作为本专利技术的优选技术方案，所述具有双极板密封结构的燃料电池还包括：冷却模块，设置于所述冷却水流场的一侧，用于辅助所述冷却水流场进行温度冷却；所述冷却模块，包括：第一检测单元，用于检测冷却水流场内存水的第一温度和燃料电池内部空气中的第二温度；第二检测单元，用于检测阴极流场板的第一工作温度与阳极流场板的第二工作温度；处理单元，同时与所述第一检测单元和第二检测单元连接，用于根据所述第一温度、第二温度、第一工作温度和第二工作温度计算出冷却水流场的当前冷却效率：其中，δ表示为冷却水流场的当前冷却效率，T1表示为阴极流场板的第一工作温度，T2表示为阳极流场板的第二工作温度，s1表示为冷却水流场的面积，s2表示为阴极流场板与阳极流场板的面积之和，T3表示为第二温度，e表示为自然常数，取值为2.72，T4表示为冷却水流场内存水的当前的第一温度，T5表示为冷却水流场内存水的初始温度，ρ表示为空气的密度，ρ1表示为冷却水流场内存水的密度，U表示为冷却水流场内的当前存水量，U1表示为冷却水流场内的初始存水量，ln表示为自然对数；将当前冷却效率与预设冷却效率进行对比，当所述当前冷却效率大于所述预设冷却效率时，计算二者的差值，当二者的差值大于等于预设阈值时，确认无需辅助冷却水流场进行温度冷却，当二者的差值大于零同时小于所述预设阈值时，确认需要辅助冷却水流场进行温度冷却，当所述当前冷却效率小于所述预设冷却效率时，确认需要辅助冷却水流场进行温度冷却；控制单元，与所述处理单元连接，用于当确认需要辅助冷却水流场(16)进行温度冷却时，开启冷却单元；所述冷却单元，与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有双极板密封结构的燃料电池，其特征在于：包括阴极流场板(1)，所述阴极流场板(1)的一侧设置有膜电极(2)，所述膜电极(2)的一侧远离阴极流场板(1)水平设置有阳极流场板(3)，所述阳极流场板(3)的顶端设置有空气进口(4)，所述空气进口(4)的一侧设置有燃料气体出口(5)，所述燃料气体出口(5)的一侧设置有冷却水进口(6)，所述阳极流场板(3)的底端设置有空气出口(7)，所述空气出口(7)的一侧设置有燃料气体进口(8)，所述燃料气体进口(8)的一侧设置有冷却口出口(9)，所述阳极流场板(3)前端设置有空气流场(10)，所述空气流场(10)的外侧设置有阳极密封圈(11)，所述阳极流场板(3)的两侧设置有定位孔(12)，所述空气流场(10)的一侧设置有隔板(13)，所述阴极流场板(1)的前端设置有阴极密封圈(14)，所述阴极密封圈(14)的一侧设置有燃料气体流场(15)，所述阴极流场板(1)前端设置有冷却水流场(16)，所述冷却水流场(16)的外壁表面设置有冷却水流道壁面(17)。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有双极板密封结构的燃料电池，其特征在于：包括阴极流场板(1)，所述阴极流场板(1)的一侧设置有膜电极(2)，所述膜电极(2)的一侧远离阴极流场板(1)水平设置有阳极流场板(3)，所述阳极流场板(3)的顶端设置有空气进口(4)，所述空气进口(4)的一侧设置有燃料气体出口(5)，所述燃料气体出口(5)的一侧设置有冷却水进口(6)，所述阳极流场板(3)的底端设置有空气出口(7)，所述空气出口(7)的一侧设置有燃料气体进口(8)，所述燃料气体进口(8)的一侧设置有冷却口出口(9)，所述阳极流场板(3)前端设置有空气流场(10)，所述空气流场(10)的外侧设置有阳极密封圈(11)，所述阳极流场板(3)的两侧设置有定位孔(12)，所述空气流场(10)的一侧设置有隔板(13)，所述阴极流场板(1)的前端设置有阴极密封圈(14)，所述阴极密封圈(14)的一侧设置有燃料气体流场(15)，所述阴极流场板(1)前端设置有冷却水流场(16)，所述冷却水流场(16)的外壁表面设置有冷却水流道壁面(17)。


2.根据权利要求1所述的一种具有双极板密封结构的燃料电池，其特征在于：所述阴极流场板(1)与阳极流场板(3)均设置有空气进出口、燃料气体进出口和冷却水进出口，所述阴极流场板(1)通过膜电极(2)与阳极流场板(3)部分区域固定连接，所述阴极流场板(1)、膜电极(2)和阳极流场板(3)的数量相同。


3.根据权利要求1所述的一种具有双极板密封结构的燃料电池，其特征在于：所述空气出口(7)的截面面积小于空气进口(4)截面面积，所述空气出口(7)和空气进口(4)的数量相同均为六组，阴极流场板(1)与阳极流场板(3)之间形成空气流场(10)。


4.根据权利要求1所述的一种具有双极板密封结构的燃料电池，其特征在于：所述燃料气体出口(5)的截面面积小于燃料气体进口(8)截面面积，所述燃料气体出口(5)和燃料气体进口(8)的数量相同均为六组，所述阴极流场板(1)与阳极流场板(3)之间形成燃料气体流场(15)。


5.根据权利要求1所述的一种具有双极板密封结构的燃料电池，其特征在于：所述冷却水进口(6)截面面积小于冷却水出口(9)截面面积，所述阴极流场板(1)与阳极流场板(3)之间形成冷却水流场(16)。


6.根据权利要求1所述的一种具有双极板密封结构的燃料电池，其特征在于：所述燃料气体形成的流道与空气形成的流道的流道方向相反。


7.根据权利要求1所述的一种具有双极板密封结构的燃料电池，其特征在于：所述阴极流场板(1)与阳极流场板(3)通过隔板(13)分离成多个独立流动小区域。


8.根据权利要求1所述的一种具有双极板密封结构的燃料电池，其特征在于，所述具有双极板密封结构的燃料电池还包括：外部电路(18)；
所述具有双极板密封结构的燃料电池，还包括：自动控制模块(19)，与所述外部电路(18)连接，用于自动控制燃料电池的关闭，其中所述燃料电池与所述外部电路(18)连接；
所述自动控制模块(19)，包括：
检测子模块(19.1)，用于每隔预设时间段检测所述燃料电池的输入功率和电能输出功率；
第一计算子模块(19.2)，与所述检测子模块(19.1)连接，用于根据所述输入功率和电能输出功率计算出每隔预设时间段内燃料电池的能量转化率，共获得N个能量转化率；
第...

【专利技术属性】
技术研发人员：李耀旋，
申请(专利权)人：广州云也科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44