燃料电池单电池极板结构制造技术

本发明专利技术涉及一种燃料电池单电池极板结构，包括：极板本体、介质通道、第一气体通道凸台、注胶密封槽。通过向注胶密封槽内注入密封胶，密封胶通过第一气体通道凸台避让开第一连通通道形成密封结构，避免影响第一气体通道与流道区之间的介质通畅性，通过第一次密封槽、第二次密封槽的设置，使得密封胶能够在极板上形成整体式的密封结构，同时能够将第二气体通道、冷却水通道和第一气体通道隔断开，确保密封性能的同时避免介质通道内的介质相互内漏；采用本申请提出的极板结构适配生产单电池，能够有效提高单电池的密封性能、生产效率，降低单电池的生产成本，能够满足单电池批量生产需求的有益效果。求的有益效果。求的有益效果。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池单电池极板结构


[0001]本专利技术涉及车用燃料电池
，具体涉及一种燃料电池单电池极板结构。

技术介绍

[0002]燃料电池是将燃料与氧化剂中的化学能通过电化学反应直接转换成电能的发电装置。氢燃料电池包括阳极板、阴极板、膜电极等零部件以及通过密封元件为第一气体、第二气体、冷却剂提供特定区域进行电化学反应实现发电功能。车用燃料电池通常需要上百个电池串联以提供足够的电压。传统的燃料电池堆通过双极板总成和膜电极总成交替堆叠压装而成。
[0003]目前，双极板总成由阴极板、阳极板通过激光焊接组装而成。但在焊接过程中，阴、阳极板容易出现焊穿、烧蚀、焊渣飞溅、虚焊、气孔等缺陷而导致产品报废，同时，对阴、阳极板的涂层造成不可避免的损伤而影响产品质量。并且焊接后的双极板可能会出现翘曲、贴合不良或错位等缺陷影响密封性能。传统的密封方式主要采用双极板与膜电极挤压密封元件形成接触密封，包括以下两种方式：双极板粘接成型密封圈及双极板点胶密封，双极板粘接成型密封圈，因成型的密封圈材质较软，在粘接过程中很难定位，密封圈厚度很薄，涂胶的厚度不一、松紧程度均会导致密封失效，并且该双极板粘接成型密封圈工艺生产效率低。双极板点胶密封主要通过点胶机将密封材料接合在双极板上，为了保证点胶密封圈厚度均匀性，需要对密封圈的起胶点、收胶点、接头处的工艺参数进行充分的实验验证，并且需要定制工装夹具对双极板进行定位，此外，点胶完成后需要较长的固化时间，严重影响生产效率。
[0004]针对上述技术问题，现有的解决方案如下：现有技术一通过将阳极板、阴极板及膜电极通过粘接方式组成一个独立的单电池总成，虽然避免了双极板因激光焊接造成焊接缺陷及涂层损坏问题，同时避免阴、阳极流场受到污染，以及提高电堆装配效率。但是该方案熔融粘结部需要加热涂胶后再冷却固化，且阳极板与膜电极之间、阴极板与膜电极之间、阴极板上水腔密封圈均需要进行加热后冷却，单电池结构需要经过三次加热冷却循环，由于加热温度较高，并且多次加热容易对膜电极反应区造成损伤，以及造成单电池总成翘曲问题。此外，现有技术一提出的单电池技术方案采用的粘接存在工序繁琐、固化时间较长，以及生产效率低的问题。现有技术二通过一体化注胶形成密封圈的单电池结构，该方案虽然解决了点胶或粘接工艺工序繁琐的问题，提高了单电池的生产效率。但是该方案采用了外层密封与公用管道孤岛密封方案，导致容易在阴、阳极腔内形成吹扫盲区，从而导致反应生成的水不易排出；在环境温度低于0度时，结冰后存在堵塞流道或体积膨胀造成密封失效，其次，该方案的密封面积占比较大，导致燃料电池的体积比功率密度较低；此外，现有技术二的方案中水腔密封采用接触压缩密封，由于水腔密封的两侧接触密面均为弹性元件，很容易因装配或加工误差导致密封失效。
[0005]因此，需要提供一种燃料电池单电池极板结构，匹配一体化注胶密封工艺形成单电池结构，以兼顾一体化密封注胶燃料电池单电池工作介质畅通及密封，从而解决上述问
题。

技术实现思路

[0006]本专利技术在于提供一种燃料电池单电池极板结构，以解决现有技术中燃料电池单电池结构密封元件的密封性能低、生产装配效率低，生产成本高且无法满足批量生产需求的问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]一种燃料电池单电池极板结构，包括：
[0009]极板本体，包括设置在中部的流道区，以及围绕所述流道区设置的边框；
[0010]介质通道，包括设置在边框上的第一气体通道、第二气体通道和冷却水通道；
[0011]第一气体通道凸台，围绕所述第一气体通道设置在所述边框上，所述第一气体通道凸台上开设有朝向所述流道区延伸的连通通道，所述连通通道用于将所述第一气体通道与所述流道区连通；
[0012]注胶密封槽，设置在所述边框上，所述注胶密封槽包括沿周向设置的主密封槽，以及与所述主密封槽连通的第一次密封槽和第二次密封槽，所述第一次密封槽围绕所述第二气体通道设置，所述第二次密封槽围绕所述冷却水通道设置。
[0013]根据上述技术手段，通过在极板本体上开设第一次密封槽、第二次密封槽与主密封槽连通，第一次密封槽围绕第二气体通道设置、第二次密封围绕冷却水通道设置，第一气体通道处设置第一气体通道凸台，以及第一气体通道凸台与流道区之间设置连通通道的结构设计，使得极板本体在注胶密封槽内注入密封胶时，能够在第二气体通道及冷却水通道处形成周圈密封，在第一气体通道处通过第一气体通道凸台避让连通通道形成密封结构，从而避免密封胶在连通通道处形成密封结构堵塞第一气体通道处进气，并且通过第二气体通道与冷却水通道处在第一次密封槽、第二次密封槽内形成周圈密封，能够有效避免介质通道中的介质相互内漏，从而确保密封性能，并且由于第一次密封槽、第二次密封槽与主密封槽连通，使得密封结构形成一个整体式的密封结构，避免在通道处形成孤岛密封，从而避免由于反应生成的水不易排除干净，形成吹扫盲区，在环境温度低于0摄氏度时，水在极板本体上结冰，导致密封失效问题出现的有益效果；并且通过一次注入密封胶形成密封结构，确保密封性能的同时，有效地提高了生产效率、降低生产成本的有益效果。
[0014]可选地，所述连通通道包括涵道、汇流槽及流道扩展区，所述涵道与所述第一气体通道连通，所述流道扩展区与所述流道区连通，所述汇流槽设置在所述涵道与所述流道扩展区之间，所述汇流槽用于将所述涵道及所述流道扩展区连通。
[0015]根据上述技术手段，第一气体通过涵道进入汇流槽，流经汇流槽通过流道扩展区流入流道区内。通过涵道和流道扩展区的设计可以增加第一气体的扩散面积，使得第一气体能够更加均匀地分布到极板本体的流道区内，从而增加第一气体进入反应区的反应接触面积，提高第一气体在电化学反应中的利用率；通过在涵道与流道扩展区之间设置汇流槽，能够有效改善第一气体进入流道区内气体分布的均匀度，使第一气体在涵道和流道扩展区之间实现平滑的气体分布，从而提高燃料电池的反应效率和稳定性。
[0016]可选地，所述主密封槽内沿周向均匀分布有多个注胶连接孔，所述注胶连接孔沿所述极板本体的厚度方向贯穿设置，且多个所述注胶连接孔关于所述极板本体中心对称。
[0017]根据上述技术手段，通过从极板本体的外侧对准注胶连接孔注入密封胶，密封胶在注胶密封槽内形成一体式密封结构。
[0018]可选地，所述主密封槽与所述汇流槽之间、所述第二次密封槽与所述汇流槽之间均设有朝向所述注胶密封槽开口方向凸起的阻胶结构。
[0019]根据上述技术手段，阻胶结构设计，能够有效阻断密封胶在注胶密封槽内溢出进入汇流槽内，从而避免堵塞连通通道，确保密封性能的同时，确保工作介质在连通通道内的畅通性。
[0020]可选地，所述极板本体的长边上位于所述密封槽内的相邻注胶连接孔之间设有朝向所述注胶密封槽开口方向凸起的极板加强结构。
[0021]根据上述技术手段，极板加强结构能够对膜电极提供支撑力，避免单电池在注胶过程中由于注胶压力过大，造成膜电极翘曲损伤；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池单电池极板结构，其特征在于，包括：极板本体，包括设置在中部的流道区，以及围绕所述流道区设置的边框；介质通道，包括设置在边框上的第一气体通道、第二气体通道和冷却水通道；第一气体通道凸台，围绕所述第一气体通道设置在所述边框上，所述第一气体通道凸台上开设有朝向所述流道区延伸的连通通道，所述连通通道用于将所述第一气体通道与所述流道区连通；注胶密封槽，设置在所述边框上，所述注胶密封槽包括沿周向设置的主密封槽，以及与所述主密封槽连通的第一次密封槽和第二次密封槽，所述第一次密封槽围绕所述第二气体通道设置，所述第二次密封槽围绕所述冷却水通道设置。2.根据权利要求1所述的燃料电池单电池极板结构，其特征在于：所述连通通道包括涵道、汇流槽及流道扩展区，所述涵道与所述第一气体通道连通，所述流道扩展区与所述流道区连通，所述汇流槽设置在所述涵道与所述流道扩展区之间，所述汇流槽用于将所述涵道及所述流道扩展区连通。3.根据权利要求1所述的燃料电池单电池极板结构，其特征在于：所述主密封槽内沿周向均匀分布有多个注胶连接孔，所述注胶连接孔沿所述极板本体的厚度方向贯穿设置，且多个所述注胶连接孔关于所述极板本体中心对称。4.根据权利要求2所述的燃料电池单电池极板结构，其特征在于：所述主密封槽与所述汇流槽之间、所述第二次密封槽与所述汇流槽之间均设有朝向所述注胶密封槽开口方向凸起的阻胶结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨坤，张建权，樊敏，杨磊，陈金锐，
申请(专利权)人：深蓝汽车科技有限公司，
类型：发明
国别省市：