【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及加压设备，具体而言，涉及一种气体加压装置。
技术介绍
1、近些年来，以氢作为燃料的各种燃料电池逐渐得到了普及和推广。尤其是在新能源车辆
，各种与燃料电池相配套的基础设备设施的建设已经被提上日程。电化学式氢气加压装置因具有升压效率高、体积小、噪音低的优势，而被视为一种具有较大潜力的氢气加压装置。
2、如图1所示，相关技术中的电化学式氢气加压装置一般由多个膜电极组件组成。其中，膜电极组件包括阴极密封垫片、阳极密封垫片、阴极气体扩散层、阳极气体扩散层、催化交换膜。其基本原理是：将一定湿度的低压氢气通入阳极，低压氢气通过阳极气体扩散层到达催化交换膜的第一表面并发生氢气氧化反应(hor)，生成物质子通过催化交换膜被传递到催化交换膜的第二表面并发生质子还原反应(her)，进而生成氢气，氢气在密闭结构中不断累积而形成高压氢气。
3、但是，在相关技术中，阴极气体扩散层3和阳极气体扩散层5通常为对称设置，而阴极密封垫片1和阳极密封垫片2由于装配误差无法与其对应的气体扩散层在其径向方向上抵顶设置；阴极气体扩散层3受到较大压力时，阴极气体扩散层3和阳极气体扩散层5容易发生错位，从而使得阴极气体扩散层3容易受压发生形变，进而使得膜电极组件可靠性得不到保证。因此，在本领域中存在膜电极组件可靠性不佳的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种气体加压装置，以解决相关技术中的膜电极组件可靠性不佳的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供
3、进一步地，阳极端板上间隔设置有第一进气孔和第一出气孔，阳极集流板上设置有第二进气孔和第二出气孔，第一进气孔和第二进气孔连通设置并形成第一进气通道，第一出气孔和第二出气孔连通设置并形成第一出气通道，阳极集流板朝向阳极气体扩散层的一面设置有第一流道，第一流道的一端与第一进气通道连通，第一流道的另一端与第一出气通道连通，第一流道与阳极气体扩散层对应设置。
4、进一步地，第一流道在阳极气体扩散层上的投影面积与阳极集流板与阳极气体扩散层接触的面积的比值在1:2至3:2之间。
5、进一步地，膜电极组件为多个，气体加压装置还包括双极板，每相邻的两个膜电极组件之间设置有一个双极板，双极板上设置有第三进气孔、第三出气孔以及第二流道，双极板具有沿预设方向依次设置的阳极侧和阴极侧，第三进气孔与第一进气通道连通，第三出气孔与第一出气通道连通，第二流道设置在阴极侧，第二流道的一端与第三进气孔连通，第二流道的另一端与第三出气孔连通，第二流道与靠近阴极端板的膜电极组件的阳极气体扩散层对应设置。
6、进一步地，阴极端板上设置有第四出气孔，阴极集流板上设置有第五出气孔以及第三流道，第四出气孔和第五出气孔连通设置并形成第二出气通道，第三流道的一端贯穿阴极集流板的远离阴极端板的一侧并与阴极气体扩散层对应设置，第三流道的另一端与第五出气孔连通，双极板上设置有第六出气孔以及第四流道，第六出气孔与第二出气通道连通，第四流道的一端贯穿阳极侧并与靠近阳极端板的膜电极组件的阴极气体扩散层对应设置，第四流道的另一端与第六出气孔连通。
7、进一步地，第一流道包括第一主流道、第一连通流道以及第二连通流道，第一连通流道设置在第一进气通道与第一主流道之间，第二连通流道设置在第一出气通道与第一主流道之间，气体加压装置还包括第一金属垫片和第二金属垫片，第一金属垫片位于第一连通流道靠近阴极端板的一侧，第二金属垫片位于第二连通流道靠近阴极端板的一侧；和/或，第二流道包括第二主流道、第三连通流道以及第四连通流道，第三连通流道设置在第三进气孔与第二主流道之间，第四连通流道设置在第三出气孔与第二主流道之间，气体加压装置还包括位于阴极侧的第三金属垫片和第四金属垫片，第三金属垫片位于第三连通流道靠近阴极端板的一侧，第四金属垫片位于第四连通流道靠近阴极端板的一侧。
8、进一步地，气体加压装置还包括第一密封件，第一密封件设置在第六出气孔的第一端以密封双极板和阴极密封垫片；和/或，气体加压装置还包括第二密封件，第二密封件设置在第六出气孔的第二端以密封双极板和阳极密封垫片；和/或，气体加压装置还包括第三密封件，第四流道包括沿双极板的轴向方向延伸的第一流段和沿双极板的径向方向延伸的第二流段，第三密封件设置在第一流段的外周，以密封双极板和阴极密封垫片。
9、进一步地，在预设方向上，阳极气体扩散层包括依次设置的第一层状结构以及第二层状结构，其中，第一层状结构的压缩度在10％至20％之间，第二层状结构的压缩度在70％至85％之间；和/或，第一层状结构包括沿预设方向依次设置的第一子层和第二子层，第一子层的目数在40目至79目之间，第二子层的孔隙率在40％至55％之间；和/或，第二层状结构包括沿预设方向依次设置的第三子层和第四子层，第三子层的孔隙率在30％至45％，第四子层的孔隙率在20％至35％之间。
10、进一步地，催化交换膜包括沿预设方向依次设置的疏水层、阳极催化层、质子交换层以及阴极催化层。
11、进一步地，气体加压装置还包括穿设于阴极端板和阳极端板上的至少一个紧固件，每个紧固件的扭矩n满足：n＝10*a*b*c*d/e，其中，a为紧固件的扭矩系数，b为阴极端板的气体压力，c为双极板的面积，d为紧固件的直径，e为紧固件的数量。
12、应用本专利技术的技术方案，阳极集流板与阴极集流板用于向膜电极组件通电，在膜电极组件中，阳极气体扩散层与阴极气体扩散层一方面用于扩散气体，另一方面用于支撑催化交换膜；催化交换膜能够将从阳极气体扩散层通过的气体在催化交换膜处催化并交换至阴极气体扩散层处；由于阴极气体扩散层在催化交换膜上的投影完全落入阳极气体扩散层在催化交换膜上的投影的范围内，使得即使阴极气体扩散层受到较大压力时，阳极气体扩散层能够对阴极气体扩散层作支撑，阴极气体扩散层不会向阳极气体扩散层弯曲，进而也不会带动催化交换膜向阳极气体扩散层弯曲，避免催化交换膜被阳极气体扩散层刺破，进而保证了膜电极组件的可靠性。因此，本申请的技术方案能够有效地解决相关技术中的膜电极组件可靠性不佳的问题。
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1.一种气体加压装置，其特征在于，包括：按照预设方向(z)依次设置的阳极端板(10)、阳极集流板(20)、膜电极组件(30)、阴极集流板(40)、阴极端板(50)，其中，
2.根据权利要求1所述的气体加压装置，其特征在于，所述阳极端板(10)上间隔设置有第一进气孔(11)和第一出气孔(12)，所述阳极集流板(20)上设置有第二进气孔(21)和第二出气孔(22)，所述第一进气孔(11)和所述第二进气孔(21)连通设置并形成第一进气通道(61)，所述第一出气孔(12)和所述第二出气孔(22)连通设置并形成第一出气通道(62)，所述阳极集流板(20)朝向所述阳极气体扩散层(35)的一面设置有第一流道(23)，所述第一流道(23)的一端与所述第一进气通道(61)连通，所述第一流道(23)的另一端与所述第一出气通道(62)连通，所述第一流道(23)与所述阳极气体扩散层(35)对应设置。
3.根据权利要求2所述的气体加压装置，其特征在于，所述第一流道(23)在所述阳极气体扩散层(35)上的投影面积与所述阳极集流板(20)与所述阳极气体扩散层(35)接触的面积的比值在1
4.根据权利要求2或3所述的气体加压装置，其特征在于，所述膜电极组件(30)为多个，所述气体加压装置还包括双极板(70)，每相邻的两个所述膜电极组件(30)之间设置有一个所述双极板(70)，所述双极板(70)上设置有第三进气孔(71)、第三出气孔(72)以及第二流道(73)，所述双极板(70)具有沿所述预设方向(z)依次设置的阳极侧和阴极侧，所述第三进气孔(71)与所述第一进气通道(61)连通，所述第三出气孔(72)与所述第一出气通道(62)连通，所述第二流道(73)设置在所述阴极侧，所述第二流道(73)的一端与所述第三进气孔(71)连通，所述第二流道(73)的另一端与所述第三出气孔(72)连通，所述第二流道(73)与靠近所述阴极端板(50)的所述膜电极组件(30)的所述阳极气体扩散层(35)对应设置。
5.根据权利要求4所述的气体加压装置，其特征在于，所述阴极端板(50)上设置有第四出气孔(51)，所述阴极集流板(40)上设置有第五出气孔(41)以及第三流道(42)，所述第四出气孔(51)和所述第五出气孔(41)连通设置并形成第二出气通道(63)，所述第三流道(42)的一端贯穿所述阴极集流板(40)的远离所述阴极端板(50)的一侧并与所述阴极气体扩散层(33)对应设置，所述第三流道(42)的另一端与所述第五出气孔(41)连通，所述双极板(70)上设置有第六出气孔(74)以及第四流道(75)，所述第六出气孔(74)与所述第二出气通道(63)连通，所述第四流道(75)的一端贯穿所述阳极侧并与靠近所述阳极端板(10)的所述膜电极组件(30)的所述阴极气体扩散层(33)对应设置，所述第四流道(75)的另一端与所述第六出气孔(74)连通。
6.根据权利要求5所述的气体加压装置，其特征在于，
7.根据权利要求5所述的气体加压装置，其特征在于，
8.根据权利要求1至3中任一项所述的气体加压装置，其特征在于，在所述预设方向(z)上，所述阳极气体扩散层(35)包括依次设置的第一层状结构以及第二层状结构，其中，
9.根据权利要求1至3中任一项所述的气体加压装置，其特征在于，所述催化交换膜(34)包括沿所述预设方向(z)依次设置的疏水层、阳极催化层、质子交换层以及阴极催化层。
10.根据权利要求4所述的气体加压装置，其特征在于，所述气体加压装置还包括穿设于所述阴极端板(50)和所述阳极端板(10)上的至少一个紧固件(80)，每个所述紧固件(80)的扭矩n满足：
...【技术特征摘要】
1.一种气体加压装置，其特征在于，包括：按照预设方向(z)依次设置的阳极端板(10)、阳极集流板(20)、膜电极组件(30)、阴极集流板(40)、阴极端板(50)，其中，
2.根据权利要求1所述的气体加压装置，其特征在于，所述阳极端板(10)上间隔设置有第一进气孔(11)和第一出气孔(12)，所述阳极集流板(20)上设置有第二进气孔(21)和第二出气孔(22)，所述第一进气孔(11)和所述第二进气孔(21)连通设置并形成第一进气通道(61)，所述第一出气孔(12)和所述第二出气孔(22)连通设置并形成第一出气通道(62)，所述阳极集流板(20)朝向所述阳极气体扩散层(35)的一面设置有第一流道(23)，所述第一流道(23)的一端与所述第一进气通道(61)连通，所述第一流道(23)的另一端与所述第一出气通道(62)连通，所述第一流道(23)与所述阳极气体扩散层(35)对应设置。
3.根据权利要求2所述的气体加压装置，其特征在于，所述第一流道(23)在所述阳极气体扩散层(35)上的投影面积与所述阳极集流板(20)与所述阳极气体扩散层(35)接触的面积的比值在1:2至3:2之间。
4.根据权利要求2或3所述的气体加压装置，其特征在于，所述膜电极组件(30)为多个，所述气体加压装置还包括双极板(70)，每相邻的两个所述膜电极组件(30)之间设置有一个所述双极板(70)，所述双极板(70)上设置有第三进气孔(71)、第三出气孔(72)以及第二流道(73)，所述双极板(70)具有沿所述预设方向(z)依次设置的阳极侧和阴极侧，所述第三进气孔(71)与所述第一进气通道(61)连通，所述第三出气孔(72)与所述第一出气通道(62)连通，所述第二流道(73)设置在所述阴极侧，所述第二流道(73)的一端与所述第三进气孔(71)连通，所述第二流道(7...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡博，康浩健，黄美铨，陶华冰，郑南峰，
申请(专利权)人：嘉庚创新实验室，
类型：发明
国别省市：
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