本发明专利技术提供一种封闭式气冷质子交换膜燃料电池双极板组件及燃料电池，所述双极板组件包括膜电极Ⅰ、阳极板、导电散热片、阴极板和膜电极Ⅱ；所述阳极板与所述膜电极Ⅰ之间通过安装第一密封圈实现密封，所述阴极板与所述膜电极Ⅱ之间通过安装第二密封圈实现密封；所述膜电极Ⅰ的两端与所述膜电极Ⅱ之间分别通过安装第一密封垫和第二密封垫实现密封；所述阳极板和所述阴极板表面分别设置有氢气流场和空气流场；所述第一密封垫和所述第二密封垫上设置有密封垫气体流通口；所述第一密封垫和所述第二密封垫内部均设置有气体通道。本发明专利技术的技术方案解决了封闭式气冷电池双极板组件零部件多，组装难度大，密封难度大的技术问题。密封难度大的技术问题。密封难度大的技术问题。
【技术实现步骤摘要】
一种封闭式气冷质子交换膜燃料电池双极板组件及燃料电池
[0001]本专利技术涉及燃料电池
，具体而言，尤其涉及一种封闭式气冷质子交换膜燃料电池双极板组件及燃料电池。
技术介绍
[0002]燃料电池是一种将燃料(如氢气)和氧化剂(如空气中的氧气)中的化学能直接转化成电能的发电装置。由于其是电化学反应，无燃烧放热，不受“卡诺循环”限制，因此能量转换效率高出普通热机很多。除此之外，燃料电池还具有无污染、噪声低、可靠性高等优点，在交通运输、固定发电以及便携式发电等领域具有十分广阔的市场前景。
[0003]燃料电池电堆由多个单电池叠加构成。单电池包含阴极板、阳极板和膜电极。阳极流场通入氢气作为燃料，阴极流场通入空气作为氧化剂，在负载连通下，氢气和氧气发生反应，产生电能。燃料电池的能量转化效率为50％左右，其余能量以热能形式散失，而温度是影响电池性能的关键条件之一，若热量无法及时散失会降低电池的使用寿命。因此燃料电池运行时，需要冷却介质带走反应产生的热量。
[0004]燃料电池常规的冷却方式有液冷(水冷)型和气冷(空冷、风冷)型，水冷电堆即在各单电池之间为水冷流场板，通过循环水使电堆降温，这种方式不仅使电池堆结构复杂化，还需增设运行设备如循环水泵和冷却风扇，消耗能量大。空冷电堆通过冷却空气流经电堆内部起到降温效果，目前，空冷电堆冷却有两种，其一为阴极开放式空气冷却法，这是最为常用的空冷方法，阴极流道既为反应气体通道，同时也是冷却流道，阴极空气冷却电堆的结构简单，但是电池的控制很复杂，操作不便，由于空气热容远远低于水的热容，所以得需要高达50甚至100倍化学计量比的空气流量才能将电堆热量带出；另一种为阴极封闭式空气冷却法，反应空气与冷却空气分成两路通入电堆，即将反应气体流道和冷却气体流道分开，这种方式电堆体积较第一种大，但能耗小，电堆运行的控制较为简单，但是阴极封闭式空气冷却技术中，双极板组件多由阳极板、阴极板、散热导电板、密封圈、密封垫等构成，零部件的增多会带来组装难度，同时对电堆密封、导电等也提出更高要求。
技术实现思路
[0005]根据上述提出封闭式气冷电池双极板组件零部件多，组装难度大，密封难度大的技术问题，而提供一种封闭式气冷质子交换膜燃料电池双极板组件及燃料电池，能够降低组装难度，提高密封效果，易于进行工业化生产。
[0006]本专利技术采用的技术手段如下：
[0007]一种封闭式气冷质子交换膜燃料电池双极板组件，包括依次布置的膜电极Ⅰ、阳极板、导电散热片、阴极板和膜电极Ⅱ；
[0008]所述阳极板与所述膜电极Ⅰ之间通过安装第一密封圈实现密封，所述阴极板与所述膜电极Ⅱ之间通过安装第二密封圈实现密封；
[0009]所述膜电极Ⅰ的两端与所述膜电极Ⅱ之间分别通过安装第一密封垫和第二密封垫
实现密封；所述第一密封圈和所述第二密封圈的两端分别与所述第一密封垫和所述第二密封垫之间形成密封；
[0010]所述阳极板和所述阴极板表面分别设置有氢气流场和空气流场；所述膜电极Ⅰ和所述膜电极Ⅱ两端设置有膜电极气体流通口，所述第一密封垫和所述第二密封垫上设置有与相应位置的所述膜电极气体流通口相匹配的密封垫气体流通口；所述第一密封垫和所述第二密封垫内部均设置有用于连通所述密封垫气体流通口与所述氢气流场和所述空气流场的气体通道。
[0011]进一步地，当所述膜电极Ⅰ和所述膜电极Ⅱ上的所述膜电极气体流通口对应的气体流动方式为并流时：所述第一密封垫的所述密封垫气体流通口包括氢气入口和空气入口，所述第一密封垫内部设置有用于连通所述氢气入口与所述氢气流场以及用于连通所述空气入口与所述空气流场的所述气体通道；所述密封垫的所述密封垫气体流通口包括氢气出口和空气出口，所述第二密封垫内部设置有用于连通所述氢气出口与所述氢气流场以及用于连通所述空气出口与所述空气流场的所述气体通道；
[0012]当所述膜电极Ⅰ和所述膜电极Ⅱ上的所述膜电极气体流通口对应的气体流动方式为逆流时：所述第一密封垫的所述密封垫气体流通口包括氢气入口和空气出口，所述第一密封垫内部设置有用于连通所述氢气入口与所述氢气流场以及用于连通所述空气出口与所述空气流场的所述气体通道；所述密封垫的所述密封垫气体流通口包括氢气出口和空气入口，所述第二密封垫内部设置有用于连通所述氢气出口与所述氢气流场以及用于连通所述空气入口与所述空气流场的所述气体通道。
[0013]进一步地，所述氢气入口与所述氢气出口以及所述空气入口与所述空气出口为截面面积对称结构，所述氢气入口与所述氢气出口的截面面积相同，所述空气入口与所述空气出口的截面面积相同。
[0014]进一步地，所述氢气入口与所述氢气出口以及所述空气入口与所述空气出口为截面面积非对称结构，所述氢气出口的截面面积稍大于所述氢气入口的截面面积，所述空气出口的截面面积稍大于所述空气入口的截面面积。
[0015]进一步地，所述导电散热板两端设置有延长部，所述导电散热板两端的所述延长部分别伸入所述第一密封垫和所述第二密封垫设置的夹缝内，所述夹缝用于夹持所述延长部。
[0016]进一步地，所述第一密封圈一端设置有第一密封圈端头，所述第一密封垫表面设置有与所述第一密封圈端头相匹配的第一密封垫凹槽，所述第一密封圈端头通过挤压膨胀密封安装于所述第一密封垫凹槽内，从而实现所述第一密封圈与所述第一密封垫的密封。
[0017]进一步地，所述第一密封垫和所述第二密封垫分别通过表面设置的密封线实现与所述膜电极Ⅰ和所述膜电极Ⅱ之间的密封。
[0018]进一步地，所述第一密封垫和所述第二密封垫内侧部分位于所述阳极板与所述阴极板之间，且通过所述密封线实现与所述阳极板和所述阴极板之间的密封；所述阳极板上的所述氢气流场两端分别设置有用于连通所述氢气流场与所述第一密封垫和所述第二密封垫内部的所述气体通道的通口；所述阴极板上的所述空气流场两端分别设置有用于连通所述空气流场与所述第一密封垫和所述第二密封垫内部的所述气体通道的通口。
[0019]进一步地，所述阳极板的长边设置有至少一个阳极板定位锁扣，所述阴极板的长
边设置有与所述阳极板定位锁扣一一对应的阴极板定位锁扣；所述阳极板朝向所述膜电极Ⅰ的一侧表面和所述阴极板朝向所述膜电极Ⅱ的一侧表面均进行防腐蚀和导电处理。
[0020]本专利技术还提供了一种封闭式气冷质子交换膜燃料电池，采用了上述的双极板组件，包括电堆、风机或空压机、增湿器、冷却风扇和导流罩；所述电堆由若干个所述双极板组件层叠布置组装而成；所述电堆包括电堆空气入口、电堆空气出口、电堆氢气入口和电堆氢气出口；所述风机或空压机通过新鲜空气通道连接至所述增湿器，所述增湿器通过增湿后的空气通道连接至所述电堆空气入口，所述电堆空气出口通过反应后的湿空气通道连接至所述增湿器的湿空气入口，所述增湿器的排气口安装有排出的空气通道；所述冷却风扇和所述导流罩安装于所述电堆侧面。
[0021]较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0022]1、本专利技术提供的封闭式气冷质子交换膜燃本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种封闭式气冷质子交换膜燃料电池双极板组件，其特征在于，包括依次布置的膜电极Ⅰ、阳极板、导电散热片、阴极板和膜电极Ⅱ；所述阳极板与所述膜电极Ⅰ之间通过安装第一密封圈实现密封，所述阴极板与所述膜电极Ⅱ之间通过安装第二密封圈实现密封；所述膜电极Ⅰ的两端与所述膜电极Ⅱ之间分别通过安装第一密封垫和第二密封垫实现密封；所述第一密封圈和所述第二密封圈的两端分别与所述第一密封垫和所述第二密封垫之间形成密封；所述阳极板和所述阴极板表面分别设置有氢气流场和空气流场；所述膜电极Ⅰ和所述膜电极Ⅱ两端设置有膜电极气体流通口，所述第一密封垫和所述第二密封垫上设置有与相应位置的所述膜电极气体流通口相匹配的密封垫气体流通口；所述第一密封垫和所述第二密封垫内部均设置有用于连通所述密封垫气体流通口与所述氢气流场和所述空气流场的气体通道。2.根据权利要求1所述的封闭式气冷质子交换膜燃料电池双极板组件，其特征在于，当所述膜电极Ⅰ和所述膜电极Ⅱ上的所述膜电极气体流通口对应的气体流动方式为并流时：所述第一密封垫的所述密封垫气体流通口包括氢气入口和空气入口，所述第一密封垫内部设置有用于连通所述氢气入口与所述氢气流场以及用于连通所述空气入口与所述空气流场的所述气体通道；所述密封垫的所述密封垫气体流通口包括氢气出口和空气出口，所述第二密封垫内部设置有用于连通所述氢气出口与所述氢气流场以及用于连通所述空气出口与所述空气流场的所述气体通道；当所述膜电极Ⅰ和所述膜电极Ⅱ上的所述膜电极气体流通口对应的气体流动方式为逆流时：所述第一密封垫的所述密封垫气体流通口包括氢气入口和空气出口，所述第一密封垫内部设置有用于连通所述氢气入口与所述氢气流场以及用于连通所述空气出口与所述空气流场的所述气体通道；所述密封垫的所述密封垫气体流通口包括氢气出口和空气入口，所述第二密封垫内部设置有用于连通所述氢气出口与所述氢气流场以及用于连通所述空气入口与所述空气流场的所述气体通道。3.根据权利要求2所述的封闭式气冷质子交换膜燃料电池双极板组件，其特征在于，所述氢气入口与所述氢气出口以及所述空气入口与所述空气出口为截面面积对称结构，所述氢气入口与所述氢气出口的截面面积相同，所述空气入口与所述空气出口的截面面积相同。4.根据权利要求2所述的封闭式气冷质子交换膜燃料电池双极板组件，其特征在于，所述氢气入口与所述氢气出口以及所述空气入口与所述空气出口为截面面积非对称结构，所述氢气出口的截面面...
【专利技术属性】
技术研发人员：林淏崧，徐泽宇，周彦辰，李吉畅，王峰，
申请(专利权)人：大连华氢动力有限公司，
类型：发明
国别省市：
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