本发明专利技术公开了一种液冷型质子交换膜燃料电池，它包括由一组单体电池串接组成的单体电池组、防护层、电流集电器、气／液集流板、端板、连接杆及螺帽，所述单体电池包括膜电极以及设置在膜电极两侧的极板，单体电池组前后两端分别依次设置电流集电器、气／液集流板和端板，连接杆穿过两端的端板，并通过螺帽将两端板夹紧，其特征在于单体电池组的外面包裹着一层防护层，该防护层可防止极板之间相互短路，从而对燃料电池单体电池组起到保护作用。
【技术实现步骤摘要】
一种液冷型质子交换膜燃料电池
本专利技术涉及一种燃料电池，具体的说是一种液冷型质子交换膜燃料电池。
技术介绍
质子交换膜燃料电池是一种通过燃料和氧化剂的电化学反应产生电能的装置。该装置的核心部件是膜电极(Membrane Electrode Assembly，简称MEA)，由两张多孔性的气体扩散层和夹在中间的一片质子交换膜组成。在质子交换膜与气体扩散层(如碳纸)的界面上附着有电化学催化剂。膜电极的两面设有导流极板，为参加反应的反应介质(燃料和氧化剂)提供到达膜电极的通道。燃料电池的单体电池内只有一片膜电极。在燃料电池中，多于一片的单体电池以串联的方式被组装在一个电堆中，燃料电池的输出电压是燃料电池中所有单体电池电压的总和。燃料电池的另一重要部件是极板。极板分为双极板和单极板。阳极和阴极反应分别在极板的两侧同时发生的，称为双极板；一面紧靠电流集电器的极板，只有另一面与膜电极相连，反应只在一侧发生的，称为单极板。极板上含有可供反应介质流通的通道和冷却剂(如水)流通的通道。极板的表面至少含有一条反应介质导流槽，导流槽为参加电极反应的反应介质(燃料或氧化剂)提供了到达膜电极的通道，在反应中产生的反应产物(如水)通过反应介质导流槽被排出燃料电池。极板内至少含有一条冷却流道，冷却介质(如水)流经极板中的冷却流道，将反应中产生的热量带出燃料电池。极板具有一定的气密性，极板、膜电极以及极板与膜电极之间的密封材料把参加反应的燃料和氧化剂分开。由于极板为燃料电池反应中电子的流通提供通道，极板的导电性能对燃料电池的发电效率至关重要。采用导电性能好的极板的燃料电池，电流通过极板时的电压降就比较小，在同样电流下燃料电池的输出电压就比较高，输出功率也比较大。另一方面，由于极板的导电性能比较好，在同样电流下燃料电池发电时产生的热量也比较少，与之配套的燃料电池冷却系统的功耗也会比较小。这样，燃料电池系统的整体效率就比较高。因此，在尽可能的情况下，燃料电池所使用的极板都是由导电性能良好的石墨、金属等材料加工而成的。燃料电池单体电池是由两块极板之间夹持一片膜电极组成的。由于膜电极很薄(厚度通常小于1mm)，因此相邻两块极板之间的距离非常小。燃料电池在使用过程中，如果有导体(如系统中松动的金属零部件等)脱落在燃料电池的单体电池组上，有可能导致燃料-->电池中两块或多块极板之间的相互导通。如果导体的导电性能不是很好，或由于导体与极板之间的接触电阻比较大，则导体上通过的电流不会太大。在这种情况下，与导体接触的两块或多块极板之间的膜电极中产生的电流等于燃料电池输出电流与导体上通过的电流之和，大于其它未受影响的膜电极中产生的电流。其结果是，与导体接触的两块或多块极板之间的单体电池的电压要低于其它未受影响的单体电池的电压，导致燃料电池的输出电压降低，直接影响到燃料电池的输出功率。并且，与导体接触的两块或多块极板之间的膜电极温度偏高，造成膜电极中质子交换膜中的水分含量不足，严重影响膜电极的反应性能。如果导体具有良好的导电性能，且导体与极板之间的接触良好，可导致与导体相接触的两块或多块极板之间相互短路，造成短路极板之间的膜电极电流过大，产生的热量使膜电极温度急剧升高。高温下的质子交换膜在反应气体压力差的作用下很容易被击穿，造成燃料电池被毁。因此，不论从燃料电池发电效率来看，还是从安全角度来看，避免燃料电池极板之间的外部导通和短路，都是非常必要的。
技术实现思路
为解决新有技术存在的问题，本专利技术的目的是提供一种对燃料电池单体电池组具有保护功能的液冷型质子交换膜燃料电池。为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种液冷型质子交换膜燃料电池，它包括由一组单体电池串接组成的单体电池组、防护层、电流集电器、气/液集流板、端板、连接杆及螺帽，所述单体电池包括膜电极以及设置在膜电极两侧的极板，单体电池组前后两端分别依次设置电流集电器、气/液集流板和端板，连接杆穿过两端的端板，并通过螺帽将两端板夹紧，其特征在于：单体电池组的外部包裹有一层电绝缘防护层，该防护层可防止极板之间的外部导通和短路，从而对燃料电池单体电池组起到保护作用。所述的防护层是一层电绝缘层。所述的防护层可以紧紧附着于单体电池组的外侧，也可以与单体电池组保持一定的间距。所述的防护层是通过喷涂方式、或薄膜热缩方式、或成型外壳直接安装方式形成在单体电池组外侧的。所述的防护层具有透气性能。当燃料电池发生燃料或氧化剂外泄时，可保证外泄的-->燃料或氧化剂透过防护层向外扩散，而不会在防护层内积累。本专利技术与现有技术相比的有益效果是：1)通过在液冷型质子交换膜燃料电池单体电池组的外侧添加一层防护层的方式，可避免由于外部导体接触到单体电池组造成单体电池组极板之间部分导通或短路，对燃料电池单体电池组具有很好的保护作用。2)防护层原材料便宜，不会增加燃料电池的生产成本。3)工艺简单，适宜于产业化生产。 附图说明图1是专利技术一种液冷型质子交换膜燃料电池的结构示意图。 具体实施方式下面通过附图和实施例对本专利技术作进一步说明：如图1所示，本专利技术所述的一种液冷型质子交换膜燃料电池，它包括由一组单体电池串接组成的单体电池组1、电流集电器2、气/液集流板3、端板4、连接杆5、螺帽6及防护层10，所述单体电池包括膜电极7以及设置在膜电极7两侧的极板8，单体电池组1前后两端分别依次设有电流集电器2、气/液集流板3和端板4，连接杆5穿过两侧最外端的端板4，并通过螺帽6将两端板4夹紧，连接杆5上穿有垫圈9，螺帽6通过垫圈9将两端板4夹紧。防护层10是一层具有透气性能的电绝缘层。防护层10可以紧紧附着于单体电池组1的外侧，也可以与单体电池组1保持一定的间距。防护层可通过喷涂方式、薄膜热缩方式、或成型外壳直接安装方式形成在单体电池组1外侧。可以通过模塑的方式制作电绝缘防护层，在燃料电池装配的时候组装在燃料电池单体电池组的外侧；也可以在燃料电池装配完毕后，在燃料电池单体电池组的外侧放置一层热塑性薄膜，在一定的温度下收缩后包裹在燃料电池单体电池组的外侧；也可以在燃料电池装配完毕后，在燃料电池单体电池组的外侧喷涂一层具有电绝缘性能的树脂，树脂固化成型后形成一层与燃料电池单体电池组紧密接触的电绝缘防护层。所述的防护层具有透气性能。当燃料电池发生燃料或氧化剂外泄时，可保证外泄的燃料或氧化剂透过防护层向外扩散，而不会在防护层内积累。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种液冷型质子交换膜燃料电池，它包括由一组单体电池串接组成的单体电池组（１）、电流集电器（２）、气／液集流板（３）、端板（４）、连接杆（５）、螺帽（６）及防护层（１０），所述单体电池组包括膜电极（７）以及设置在膜电极（７）两侧的极板（８），单体电池组（１）前后两端分别依次设有电流集电器（２）、气／液集流板（３）和端板（４），连接杆（５）穿过两侧最外端的端板（４），并通过螺帽（６）将两端板（４）夹紧，其特征在于单体电池组（１）的外面包裹着一层防护层（１０）。
【技术特征摘要】
1、一种液冷型质子交换膜燃料电池，它包括由一组单体电池串接组成的单体电池组(1)、电流集电器(2)、气/液集流板(3)、端板(4)、连接杆(5)、螺帽(6)及防护层(10)，所述单体电池组包括膜电极(7)以及设置在膜电极(7)两侧的极板(8)，单体电池组(1)前后两端分别依次设有电流集电器(2)、气/液集流板(3)和端板(4)，连接杆(5)穿过两侧最外端的端板(4)，并通过螺帽(6)将两端板(4)夹紧，其特征在于单体电池组(1)的外面包裹着一层防护层(10)。2、根据权利要求1所述的一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：乔勇进，
申请(专利权)人：李北明，
类型：发明
国别省市：21[中国|辽宁]
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