CN106784957A - 一种燃料电池堆和固定块之间密封导电结构 - Google Patents
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Abstract
一种燃料电池堆和固定块之间密封导电结构，其包括密封组件和导电板，密封组件衬在燃料电池堆和固定块之间，使固定块中的阳极气体进孔和阳极废气出孔和燃料电池堆的阳极气体进气孔和阳极废气出气孔密封连通，而且，导电板置于密封组件内侧空间，厚度要大于密封组件厚度，以保证抵触在电池堆和固定块的相对侧面之间，获得导电接触。该结构易于实现燃料电池密封面不平整的密封与导电。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃料电池密封导电结构，可适用于密封面局部或者整体不平整的密封与导电，属于燃料电池技术领域。
背景技术
固体氧化物燃料电池是一种采用电化学方式发电、具有较高效率和几乎零排放的发电技术，而电池堆是固体氧化物燃料电池发电系统中的核心发电器件。平板式固体氧化物燃料电池堆由若干片单电池、连接件、布气板组成。受布气板结构、各个部件厚度差异以及高温烧结工艺的影响，电池堆阳极气进出口局部面要稍低于整个盖板端面。
固体氧化物燃料电池的工作温度较高，一般在600～800°之间，所以要求相应的垫片耐温性很高；又由于固定氧化物燃料电池的原料为氢气、天然气等，所以对密封度要求很高。目前可用于此温度区间的又具有抗氧化性能的密封垫片种类不多。
耐高温板材是一种能够长期耐温又具有抗氧化功能的复合材料，但由于该材料压缩形变量较小，需要施加非常大的压力才能满足不平整度很小的电池堆的的密封；但较大的压力容易使电池堆内部单电池的开裂或者破碎，影响电池堆的正常工作。通常平面的密封是将单个垫片放置在密封面之间，施加压力来完成密封，但此法难以适应密封面平整度差的状况。
为了减小接触电阻，通常会涂覆导电胶，或者使用导电泡棉，但导电胶和导电泡棉耐温性差，难以满足固体氧化物燃料电池的工况。燃料电池堆的工作电流较大，需要使用数目较多的金属弹片来增加导电面积，金属弹片的增多又会导致整体可压缩性变差，影响密封效果，另外高温下金属弹片容易失效而导致接触电阻变大。
经查，现有专利号为CN201520114834.5的中国实用新型专利《排气管接口垫片》，垫片采用金属片为中间层，通过三层贴合方式增加了结构牢固性与密封性能。但由于三层垫片宽度一致，并不适用于局部和整体都需要被密封的情况。
发明内容
本发明目的在于提供一种适用于密封面局部或者整体不平整的固体氧化物燃料电池堆的密封导电结构，可同时解决燃料电池密封和导电难的问题。同时对其他类似条件的常温或者高温密封导电状况也适用。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种燃料电池堆和固定块之间密封导电结构，其包括密封组件和导电板，密封组件衬在燃料电池堆和固定块之间，使固定块中的阳极气体进孔和阳极废气出孔和燃料电池堆的阳极气体进气孔和阳极废气出气孔密封连通，而且，导电板置于密封组件内侧空间，厚度要大于密封组件厚度，以保证抵触在电池堆和固定块的相对侧面之间，获得导电接触。
优选，所述密封组件包括左层软密封垫、中间层硬圆环、右层软密封垫，左层软密封垫和右层软密封垫呈现与固定块、电池堆侧面形状配合的环形，在固定块和电池堆之间孔道连通处设置有内凸的凸缘部位，凸缘部位开设对应贯通孔，对应地，中间层硬圆环绕着贯通孔，并衬在左层软密封垫和右层软密封垫的凸缘部位之间。
作为改进，所述中间层硬圆环两侧涂覆胶水。
作为改进，所述导电板由泡沫状金属或者其他泡沫状导电材料制成。
优选，所述中间层硬圆环厚度要小于左层软密封垫和右层软密封垫的厚度之和。
再优选，所述中间层硬圆环厚度0.5～0.7mm。
作为改进，所述密封组件和导电板做成一体件，或者做成独立安装件。
最后，所述密封组件由两种或者三种密封材料组成。
与现有技术相比，采用上述结构，在电池堆无孔侧施加压力后，固定块不动，此时密封导电结构开始受力；首先泡沫金属导电板开始受力被压缩，保持导电板、固定块、电池堆之间的良好接触；其次中间层圆环随着压力的增大嵌入上下两层密封垫片内，根据电池堆孔周围的不平整度，自行调节圆环各点的嵌入深度，使上下层密封垫片保持与固定块和电池堆被密封面紧密贴合，实现阳极气体的密封，最后继续加压，上下层密封垫片被压缩，实现了电池堆阳极气体的密封。故实现了固定块和电池堆之间的密封与导电，结构简单易行，成本低廉，密封效果好。
附图说明
图1为本发明设计的一种燃料电池密封导电结构整体装配示意图
图2为本发明设计的一种密封组件爆炸示意图
图中：固定块1 电池堆4 密封组件2 导电板3 左层软密封垫21 右层软密封垫23中间层硬圆环22 凸缘部位24 贯通孔25 阳极气体进孔11 阳极废气出孔12
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1～2所示，如图1、图2所示，本发明涉及的燃料电池堆和固定块之间密封导电结构包括密封组件2、导电板3，其应用在固定块1和电池堆4之间，使固定块中的阳极气体进孔11和阳极废气出孔12和燃料电池堆4的阳极气体进气孔和阳极废气出气孔密封连通，固定块1和电池堆4通常含有金属材料，其中密封组件包括左层软密封垫21、中间层硬圆环22、右层软密封垫23，左层软密封垫和右层软密封垫呈现与固定块、电池堆侧面形状配合的环形，在固定块和电池堆之间孔道连通处设置有内凸的凸缘部位24，凸缘部位24开设对应贯通孔25，对应地，中间层硬圆环22绕着贯通孔25，并衬在左层软密封垫21和右层软密封垫23的凸缘部位24之间，优选可以在两个硬圆环22的两侧涂覆胶水，然后再放置在左层软密封垫21和右层软密封垫23之间，中间层硬圆环22的孔与左层软密封垫21和右层软密封垫23的孔同心，待风干粘结后形成一个密封组件，左层软密封垫21、右层软密封垫23的外形及材质可根据实际情况来改变，中间层硬圆环22的外形以及数量也可根据实际情况而改变。左右两层密封垫片材质选择为可耐高温的金属复合材料，该材质具有一定的被压缩和变形能力。中间层的硬圆环选择硬度高、耐高温、耐氧化的材料，如钢环、陶瓷环等。中间层硬圆环厚度要小于左层软密封垫和右层软密封垫的厚度之和。通常中间层硬圆环厚度0.6mm。将导电板3放置在密封组件2内侧空间，嵌合在一起，做成一体件，或者做成独立安装件，再将密封组件2、导电板3放置在固定块1和电池堆4之间。导电板3厚度要稍大于密封组件2的厚度。导电板3可以选择泡沫状的金属材料，易于压缩，接触面积大，如泡沫镍、泡沫银等其他泡沫金属材料。在电池堆4右侧向组件施加压力，由于导电板3厚度要稍大于密封组件，所以先受力被压缩，此时可充分保证导电板3与固定块1、电池堆4的充分接触，满足导电要求。继续加压时密封组件2内的硬圆环22开始受力，硬圆环22受力挤压左右两侧的软密封垫21和23。由于左层软密封垫21、右层软密封垫23材质较硬圆环软，随着加压压力的增大，中间层硬圆环22逐步陷入左层软密封垫21和右层软密封垫23内部。右层软密封垫23受硬圆环22的挤压，导致局部变形，自行与电池堆4孔周围的不平整端面进行匹配，达到局部孔的密封。继续增加加压压力，左层软密封垫21和右层软密封垫23也开始受力，达到电池堆阳极气体内外侧的密封要求。此时可以实现电池堆的密封与导电。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种燃料电池堆和固定块之间密封导电结构，其包括密封组件和导电板，密封组件衬在燃料电池堆和固定块之间，使固定块中的阳极气体进孔和阳极废气出孔和燃料电池堆的阳极气体进气孔和阳极废气出气孔密封连通，而且，导电板置于密封组件内侧空间，厚度要大于密封组件厚度，以保证抵触在电池堆和固定块的相对侧面之间，获得导电接触。
2.根据权利要求1所述的密封导电结构，其特征在于所述密封组件包括左层软密封垫、中间层硬圆环、右层软密封垫，左层软密封垫和右层软密封垫呈现与固定块、电池堆侧面形状配合的环形，在固定块和电池堆之间孔道连通处设置有内凸的凸缘部位，凸缘部位开设对应贯通孔，对应地，中间层硬圆环绕着贯通孔，并衬在左层软密封垫和右层软密封垫的凸缘部位之间。
3.根据权利要求2所述的密封导电结构，其特征在于所述中间层硬圆环两侧涂覆胶水。
4.根据权利要求1所述的密封导电结构，其特征在于所述导电板由泡沫状金属或者其他泡沫状导电材料制成。
5.根据权利要求1所述的密封导电结构，其特征在于所述中间层硬圆环厚度要小于左层软密封垫和右层软密封垫的厚度之和。
6.根据权利要求5所述的密封导电结构，其特征在于所述中间层硬圆环厚度0.5～0.7mm。
7.根据权利要求1所述的密封导电结构，其特征在于所述密封组件和导电板做成一体件，或者做成独立安装件。
8.根据权利要求1所述的密封导电结构，其特征在于所述密封组件由两种或者三种密封材料组成。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1636293A (zh) * | 2001-11-23 | 2005-07-06 | 莱茵兹-迪茨通斯-有限责任公司 | 燃料电池系统 |
| CN102122722A (zh) * | 2011-01-21 | 2011-07-13 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种固体氧化物燃料电池堆 |
| CN104798239A (zh) * | 2012-12-03 | 2015-07-22 | 日产自动车株式会社 | 燃料电池堆 |
| CN204592640U (zh) * | 2015-02-15 | 2015-08-26 | 岱山县奥赛密封件厂 | 排气管接口垫片 |
| TW201616715A (zh) * | 2014-10-17 | 2016-05-01 | 行政院原子能委員會核能研究所 | 平板型固態氧化物燃料電池堆單元及平板型固態氧化物燃料電池堆模組 |
-
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1636293A (zh) * | 2001-11-23 | 2005-07-06 | 莱茵兹-迪茨通斯-有限责任公司 | 燃料电池系统 |
| CN102122722A (zh) * | 2011-01-21 | 2011-07-13 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种固体氧化物燃料电池堆 |
| CN104798239A (zh) * | 2012-12-03 | 2015-07-22 | 日产自动车株式会社 | 燃料电池堆 |
| TW201616715A (zh) * | 2014-10-17 | 2016-05-01 | 行政院原子能委員會核能研究所 | 平板型固態氧化物燃料電池堆單元及平板型固態氧化物燃料電池堆模組 |
| CN204592640U (zh) * | 2015-02-15 | 2015-08-26 | 岱山县奥赛密封件厂 | 排气管接口垫片 |
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