CN108172843A - 一种燃料电池电堆的双极板装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种燃料电池电堆的双极板装置，包括交替叠合的双极板(2)和膜电极组件(1)，所述的双极板(2)主体的外沿设置折边(5)，外沿厚度大于(12)双极板(2)主体的厚度。与现有技术相比，本发明装配简便，双极板可以通过斜面自动对齐，无需使用定位工装，同时保护MEA，有效控制MEA的压缩量，保证MEA不会因为压缩量过大而破损。

Description

一种燃料电池电堆的双极板装置
技术领域
本发明涉及一种燃料电池电堆，尤其是涉及一种燃料电池电堆的双极板装置。
背景技术
现有技术在双极板外圈没有特殊的结构，在燃料电池组装的过程中，需要通过额外的工装来对齐双极板及MEA，组装效率低下，且工装需要额外设计，无法快速安装；同时电堆组装过程中，由于没有任何限位装置，会由于受力过大，或者受力不均匀导致MEA的损坏。同时每节单电池压缩量也会有差别，直接影响整体电堆的一致性，导致出现个别单电池电压低的现象，影响整体性能与使用寿命。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有较好的一致性的燃料电池电堆的双极板装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种燃料电池电堆的双极板装置，包括交替叠合的双极板和膜电极组件，所述的双极板主体的外沿设置折边，外沿厚度大于双极板主体的厚度。
所述的双极板的主体表面设置脊背，所述的脊背与膜电极组件接触。
所述的膜电极组件包括CCM(catalyst coated membrane，催化剂涂层膜)、CCM两侧的扩散层和CCM外周的边框，所述的扩散层与脊背接触，所述的边框与折边接触。
所述的双极板和膜电极组件之间通过密封线密封连接。
所述的脊背设有多条，所述的密封线设置在折边与相邻脊背之间的凹槽中。
所述的折边的角度小于90°。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)装配简便：通过双极板切角结构，形成折边，使得双极板可以通过斜面自动对齐，无需使用定位工装，使得组装更加的简便与高效。
(2)保护MEA(膜电极组件)：通过切角结构厚度的控制，设计出截止面，有效控制MEA的压缩量，保证MEA不会因为压缩量过大而破损。
(3)提高MEA性能：由于压缩量得到了控制，可以保证MEA在最佳的压缩量下组装，提高燃料电池电堆的整体性能。
(4)电堆一致性的提高：由于压缩量得到了统一控制，使得每片MEA的性能趋于一致，避免由于单片性能不佳导致的整体电堆无法使用。
附图说明
图1为本发明装置的主视剖面结构示意图；
图2为图1的左部分放大图。
附图标记：
1为膜电极组件；2为双极板；3为下密封线；4为边框；5为折边；6为上密封线；7为扩散层；8为CCM；9为下截止面；10为上截止面；11为接触面；12为脊背。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
如图1所示，一种燃料电池电堆的双极板装置，包含双极板2、膜电极组件、密封结构。
本发明在双极板2的外侧设计了斜面向下的折边5，内部有脊背12与膜电极组件1接触，从而压紧膜电极组件1。
膜电极组件1主要由内部CCM8、两侧扩散层7，以及外侧的边框4组成。
密封结构主要为上密封线6和下密封线3组成。
本发明装置中各主要部件的作用：
膜电极组件1：电化学反应主要在此进行，消耗氢气与氧气，生成电能、热能及水。
双极板2：提供均匀的流场，以保证反应的高效进行。
上密封线3、下密封线6：密封反应气体，保证安全。
边框4：隔绝气体，正负极之间绝缘。
折边5：便于安装，提供支撑用截止面。
下截止面9、上截止面10：控制最大压缩量，保护膜电极组件不受到机械损伤。
工作原理：
双极板2的外侧设计了折边，形成折边5，折边5高度比脊背12高度略高，具体尺寸根据膜电极组件1尺寸而定，控制膜电极组件1压缩量在许用的压缩量范围内，一般压缩量控制在10％～30％之间。在燃料电池堆组装过程中，由于斜角的作用，每块双极板2在下压过程中会自动对齐，无需使用额外的定位工装进行安装。同时由于折边5的整体厚度会大于脊背12区域，因此在下压过程中，折边5会首先和边框4接触，产生下截止面9、上截止面10，这样的设计可以有效保护内部的膜电极组件1，同时对于电堆整体尺寸的控制也会更加准确高效，膜电极组件1的压缩量恒定，则反应区的状态也会保持恒定，有利于燃料电池性能一致性保持，延长电堆使用寿命。

Claims (6)

1.一种燃料电池电堆的双极板装置，包括交替叠合的双极板(2)和膜电极组件(1)，其特征在于，所述的双极板(2)主体的外沿设置折边(5)，外沿厚度大于(12)双极板(2)主体的厚度。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆的双极板装置，其特征在于，所述的，所述的双极板(2)的主体表面设置脊背(12)，所述的脊背(12)与膜电极组件(1)接触。
3.根据权利要求2所述的一种燃料电池电堆的双极板装置，其特征在于，所述的膜电极组件(1)包括CCM(8)、CCM(8)两侧的扩散层(7)和CCM(8)外周的边框(4)，所述的扩散层(7)与脊背(12)接触，所述的边框(4)与折边(5)接触。
4.根据权利要求2所述的一种燃料电池电堆的双极板装置，其特征在于，所述的双极板(2)和膜电极组件(1)之间通过密封线密封连接。
5.根据权利要求4所述的一种燃料电池电堆的双极板装置，其特征在于，所述的脊背(12)设有多条，所述的密封线设置在折边(5)与相邻脊背(12)之间的凹槽中。
6.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆的双极板装置，其特征在于，所述的折边(5)的角度小于90°。
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