本发明专利技术公开燃料电池电堆及防止燃料电池电堆中极板短路的方法。燃料电池电堆包括膜电极、上极板和下极板，所述膜电极位于所述上极板和所述下极板之间，所述上极板与所述下极板之间还设置有独立的绝缘垫，电堆压紧后所述绝缘垫的厚度等于所述膜电极的厚度且等于所述上极板与所述下极板之间的距离。防止燃料电池电堆中极板短路的方法，膜电极位于上极板和下极板之间，在所述上极板与所述下极板之间设置独立的绝缘垫，所述绝缘垫的厚度等于所述上极板与所述下极板之间的距离。本发明专利技术能够有效避免极板之间接触而引起短路，使得燃料电池电堆中相邻两个极板之间不会因相互接触而短路，提高燃料电池电堆工作的可靠性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃料电池电堆，特别涉及。涉及的是中国科技部“863计划” “5kW级燃料电池关键材料和系统集成技术开发”重点项目(项目编号:2009AA034400)。
技术介绍
为了解决环境污染、温室效应和化石燃料日益枯竭的迫切问题，世界各国都高度重视燃料电池的发展，因为燃料电池是一种高效清洁能源转换装置，对环境没有或只有很小的污染，并能用可再生性物质如氢气和甲醇做为燃料。很多国家尤其是发达国家已投入了大量的人力物力和财力对燃料电池进行研究和开发。作为发展中国家的中国也加大了对燃料电池研发的投入。国家及很多省市已把开发燃料电池提升到了战略高度，并把开发燃料电池作为最重要的研发方向之一。燃料电池是一种电化学能量转换器，把燃料和氧气中的化学能直接转化成电能。 电堆是燃料电池系统中的核心部分之一，燃料在电堆的阳极被氧化，氧气(一般从空气中取得)在电堆的阴极被还原。只要有燃料和氧气不停地输入，燃料电池就能源源不断地产生电能。当电解质为酸性材料时，反应式(1)表述了氢气在阳极的氧化过程，反应式(2)表述了甲醇在阳极的氧化过程，反应式C3)表述了相应的氧气在阴极的还原过程H2 = 2H++2e" (1)CH30H+H20 = C02+6H++6e" (2)02+4H++4e" = 2H20(3)钼(Pt)和钼系合金的纳米颗粒一般做为催化剂以加速这些反应的进行。电堆是由若干个单电池组成，每个单电池都包含有离子传递膜、电极、密封圈和极板。其中电极有阴极和阳极，每个电极都包含有催化剂层和气体扩散层。阴极、阳极和离子传递膜的复合体叫做膜电极，如图1和图2所示；其中图1是正视图，图2是侧视图。离子传递膜的厚度一般在0. 02到0. IOmm之间，电极的厚度在0. 20mm左右，所以，整个膜电极的厚度一般不会超过0. 5mm。极板有单极板和双极板，它们的厚度一般在l_2mm左右。在电堆中，膜电极被夹在两个极板之间。为了不让燃料和空气漏出，在每个电极的周围安放有密封圈，密封圈压在电极外围的离子传递膜上，一般离子传递膜的两面各配置一个密封圈，且两个密封圈互相对应，密封圈的宽度在l_3mm之间。图1和图2示意了膜电极和密封圈的相对关系，其中图1是正视图，图2是侧视图。图3示意了膜电极、密封圈和极板之间的关系， 其中极板上的流道没有标示出。从以上的表述和图3可以看出，两个极板间的距离不会超过膜电极的厚度，即 0. 5mm。在电堆组装时电极的厚度又会被压缩30%左右，这样，两个极板间的距离一般不会超过0. 4mm。由于这个距离非常小，在极板的厚度、密封圈的厚度、或电堆组装时稍有偏差或误差，两个极板就会碰到一起，引起短路，造成电堆不能正常工作或很快损坏。另外，若密封圈在使用过程中损坏、变薄，也有可能导致两个极板碰到一起引起短路。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种能够有效避免极板之间接触而引起短路的燃料电池电堆，并提供一种防止燃料电池电堆中极板短路的方法，使得燃料电池电堆中相邻两个极板之间不会相互接触而引起短路，提高燃料电池电堆工作的可靠性。本专利技术的技术方案是这样实现的燃料电池电堆，包括膜电极、上极板和下极板， 所述膜电极位于所述上极板和所述下极板之间，所述上极板与所述下极板之间还设置有独立的绝缘垫，电堆压紧后所述绝缘垫的厚度等于所述膜电极的厚度且等于所述上极板与所述下极板之间的距离。由于所述绝缘垫对所述上极板与所述下极板的阻隔作用，使得所述上极板与所述下极板不会发生接触，从而有效地避免了燃料电池电堆发生短路而不能正常工作或者损坏。虽然现有技术的燃料电池电堆中环绕电极设置的密封圈也能够起到将所述上极板与所述下极板隔离开来的作用，但是由于密封圈在使用过程中损坏和变薄，也有可能导致所述上极板与所述下极板碰到一起引起短路。并且，现有技术中由于制作密封圈的材料价格昂贵，密封圈宽度很小，仅仅能够起到很好的密封作用，不能够很好地将所述上极板与所述下极板隔离开来而不发生接触。采用在所述上极板与所述下极板之间设置独立的绝缘垫可以很好地解决所述上极板与所述下极板之间发生接触或碰撞而引起的短路问题。上述燃料电池电堆，所述绝缘垫位于所述膜电极的边缘与所述上极板和/或所述下极板的边缘之间，并且自所述膜电极的边缘向所述上极板和/或所述下极板的边缘延伸；位于所述上极板和所述下极板之间的所述绝缘垫的宽度越大，对所述上极板和所述下极板的隔离绝缘效果越好，能够更好地防止所述上极板和所述下极板之间发生接触或碰撞。上述燃料电池电堆，所述燃料电池电堆外表面上覆盖有绝缘层，这样可以避免燃料电池电堆外部导体将两个或两个以上的极板电连接。上述燃料电池电堆，所述绝缘垫自所述膜电极的边缘延伸至超过所述上极板和/ 或所述下极板的边缘，上下两个所述绝缘垫超过所述上极板和/或所述下极板边缘的部分之间设置有所述绝缘层。上述燃料电池电堆，所述膜电极包括正极、负极和离子传递膜，所述离子传递膜设置在所述正极与所述负极之间，所述正极和所述负极的四周设置有密封圈，所述绝缘垫在所述上极板和所述下极板之间环绕所述膜电极设置；这种方案是较佳的技术方案，更有效地防止所述上极板和所述下极板之间发生接触或碰撞。防止燃料电池电堆中极板短路的方法，膜电极位于上极板和下极板之间，在所述上极板与所述下极板之间设置独立的绝缘垫，电堆压紧后所述绝缘垫的厚度等于所述上极板与所述下极板之间的距离。上述防止燃料电池电堆中极板短路的方法，将所述绝缘垫设置在所述膜电极的边缘与所述上极板和/或所述下极板的边缘之间的空间内，并且自所述膜电极的边缘向所述上极板和/或所述下极板的边缘延伸。上述防止燃料电池电堆中极板短路的方法，在燃料电池电堆外表面上覆盖有绝缘层以防止燃料电池电堆外部导体将两个极板电连接起来。4上述防止燃料电池电堆中极板短路的方法，所述绝缘垫自所述膜电极的边缘延伸至超过所述上极板和/或所述下极板的边缘，在上下两个所述绝缘垫超过所述上极板和/ 或所述下极板边缘的部分之间设置有所述绝缘层。上述防止燃料电池电堆中极板短路的方法，所述膜电极包括正极、负极和离子传递膜，所述离子传递膜设置在所述正极与所述负极之间，所述正极和所述负极的四周设置有密封圈，所述绝缘垫在所述上极板和所述下极板之间环绕所述膜电极设置。本专利技术作为中国科技部“863计划” “5kW级燃料电池关键材料和系统集成技术开发”重点项目(项目编号2009AA034400)研发成果之一，为燃料电池防止极板短路进行的改进，本专利技术的有益效果是能够有效避免极板之间接触而引起短路，使得燃料电池电堆中相邻两个极板之间不会因相互接触而短路，提高燃料电池电堆工作的可靠性，减少电堆损坏的次数或频率，节约电堆维护成本。附图说明图1为膜电极的正视图；图2为膜电极的侧视图；图3为现有技术中燃料电池电堆的结构示意图；图4为本专利技术燃料电池电堆的侧视图；图5为图4所示本专利技术燃料电池电堆的正视图；图6为本专利技术燃料电池电堆的另一种侧视图；图7为本专利技术燃料电池电堆的外表面覆盖有绝缘层的结构示意图；图8为本专利技术燃料电池电堆的外表面覆盖有绝缘层的另一种结构示意图。图中1-膜电极，2-上极板，3-下极板，4-绝缘垫，5-绝缘层，6-正极，7-负极， 8-离子传递膜，9-密封圈。具体实施本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．燃料电池电堆，包括膜电极（１）、上极板（２）和下极板（３），所述膜电极（１）位于所述上极板（２）和所述下极板（３）之间，其特征在于，所述上极板（２）与所述下极板（３）之间还设置有独立的绝缘垫（４），电堆压紧后所述绝缘垫（４）的厚度等于所述膜电极（１）的厚度且等于所述上极板（２）与所述下极板（３）之间的距离。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：齐志刚，
申请(专利权)人：武汉银泰科技燃料电池有限公司，
类型：发明
国别省市：83
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