CN109546177B - 燃料电池的密封装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种燃料电池的密封装置，包括氧流场板（12）、膜电极（13）及氢流场板（14），氧流场板及氢流场板设有密封槽（11），密封槽内设密封条（7），氧流场板及氢流场板上设有氧气/空气进口（1）、氧气/空气出口（2）、冷却液进口（3）、冷却液出口（4）、氢气进口（5）及氢气出口（6）；氧流场板的氧气/空气进口与氧气/空气出口间设有反应流道（8），氢流场板的氢气进口与氢气出口间设有反应流道；密封槽深处埋设气体通道（9），气体通道通过隔板与密封槽隔开且不连通，隔板压在密封条（7）上，使密封条压在膜电极上。本发明通过高压气体挤压密封条，实现氧流场板、膜电极和氢流场板的自紧密封。

Description

燃料电池的密封装置
技术领域
本发明涉及一种燃料电池，尤其涉及一种燃料电池的密封装置。
背景技术
质子交换膜燃料电池（PEMFC）的密封设计是燃料电池设计的关键之一，对于反应气体的密封尤为重要，一方面可以减少气体的泄露，提高燃料的利用率；另一方面可以减少氢气的泄露，避免氢安全问题。
燃料电池的工作压力直接影响到性能，增加电池的工作压力会导致反应界面的气体浓度增大，交换电流密度也随之增加，基于能斯特方程可知电池电位增大，这有利于提高电池工作效率。针对高压密封设计，常用的方法可分为以下几类：
（1）采用窄面密封，提高密封面比压；
（2）采用多级密封，降低泄漏可能性；
（3）激光焊接密封，提高密封性能。
但目前增加电池的工作压力唯一的限制是燃料电池结构，上述常规的密封结构无法承受较高的工作压力，容易出现密封失效的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃料电池的密封装置，通过高压气体挤压密封条，实现氧流场板、膜电极和氢流场板在高压环境下的高效自紧密封。
本发明是这样实现的：
一种燃料电池的密封装置，包括氧流场板、膜电极及氢流场板，氧流场板及氢流场板上均设有密封槽，密封槽内设有密封条，氧流场板通过膜电极经密封条与氢流场板连接，构成燃料电池主体；氧流场板及氢流场板上均设有氧气/空气进口、氧气/空气出口、冷却液进口、冷却液出口、氢气进口及氢气出口，氧流场板的氧气/空气进口与氧气/空气出口间通过若干条脊道形成反应流道，氢流场板的氢气进口与氢气出口之间通过若干条脊道形成反应流道。
在所述的密封槽的深处埋设气体通道，气体通道通过隔板与密封槽隔开且不连通，隔板压在密封条上，使密封条能压在膜电极上。
所述的氧流场板上的气体通道与反应流道、氧气/空气进口和氧气/空气出口连通，使氧气经氧气/空气进口充满气体通道。
所述的氢流场板上的气体通道与反应流道、氢气进口和氢气出口连通，使氢气经氢气进口充满气体通道。
所述的隔板具有弹性，使其能在高压气体的挤压下形变并压紧密封条。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
1、本发明通过高压气体经隔板挤压密封槽内的密封条，使其能加强燃料电池的密封性，实现燃料电池的自紧密封，提高了燃料电池的使用安全性。
2、本发明将气体通道和反应流道内部连通，使气体压力形成平衡，确保了燃料电池的结构稳定，进一步提高了燃料电池的使用安全性。
本发明通过高压气体挤压密封条，实现氧流场板、膜电极和氢流场板在高压环境下的高效自紧密封，提高燃料电池的密封性能，适合燃料电池电堆的高压工作。
附图说明
图1是本发明燃料电池的密封装置中氧流场板的主视图；
图2是本发明燃料电池的密封装置中氢流场板的主视图；
图3是本发明燃料电池的密封装置中氧流场板的A-A面剖视图；
图4是本发明燃料电池的密封装置的截面示意图。
图中，1氧气/空气进口，2氧气/空气出口，3冷却液进口，4冷却液出口，5氢气进口，6氢气出口，7密封条，8反应流道，9气体通道，10隔板，11密封槽，12氧流场板，13膜电极，14氢流场板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
请参见附图1至附图4，一种燃料电池的密封装置，包括氧流场板12、膜电极13及氢流场板14，氧流场板12及氢流场板14上均设有密封槽11，密封槽11内设有密封条7，氧流场板12通过膜电极13经密封条7与氢流场板14连接，构成燃料电池主体；氧流场板12及氢流场板14上均设有氧气/空气进口1、氧气/空气出口2、冷却液进口3、冷却液出口4、氢气进口5及氢气出口6，氧流场板12的氧气/空气进口1与氧气/空气出口2间通过若干条脊道形成反应流道8，氢流场板14的氢气进口5与氢气出口6之间通过若干条脊道形成反应流道8。
在所述的密封槽11的深处埋设气体通道9，气体通道9通过隔板10与密封槽11隔开且不连通，隔板10压在密封条7上，使密封条7能压在膜电极13上。
所述的氧流场板12上的气体通道9与反应流道8、氧气/空气进口1和氧气/空气出口2连通，使氧气经氧气/空气进口1快速充满气体通道9。
所述的氢流场板14上的气体通道9与反应流道8、氢气出口5和氢气进口6连通，使氢气经氢气进口5快速充满气体通道9。
优选的，所述的隔板10具有弹性，使其能在高压气体的挤压下形变并压紧密封条7，可采用橡胶等材质制成。
高压氧气/空气进入氧流场板12后，首先通过气体通道9，气体通道9通过隔板10和密封槽11不连通，高压氧气/空气会压缩隔板10，进而压缩密封槽11中的密封条7；同时高压氢气也按同样的方式进入氢流场板14并对密封条7进行压缩密封。气体通道9和反应流道8是内部连通的，高压气体进入氧流场板12和氢流场板14后，会快速充满氧流场板12、氢流场板14中的气体通道9和反应流道8，到达反应流道8的氢气和氧气在膜电极13的催化作用下进行反应。
当进入氧流场板12和氢流场板14的气体压力进一步升高，高压气体对密封条7的压缩作用会更为明显，密封条7和膜电极13之间的缝隙会进一步被压缩减小，密封性能会提升，避免高压气体的泄露，实现自紧密封过程。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在 本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种燃料电池的密封装置，包括氧流场板（12）、膜电极（13）及氢流场板（14），氧流场板（12）及氢流场板（14）上均设有密封槽（11），密封槽（11）内设有密封条（7），氧流场板（12）通过膜电极（13）经密封条（7）与氢流场板（14）连接，构成燃料电池主体；氧流场板（12）及氢流场板（14）上均设有氧气/空气进口（1）、氧气/空气出口（2）、冷却液进口（3）、冷却液出口（4）、氢气进口（5）及氢气出口（6），氧流场板（12）的氧气/空气进口（1）与氧气/空气出口（2）通过若干条脊道形成反应流道（8），氢流场板（14）的氢气进口（5）与氢气出口（6）之间通过若干条脊道形成反应流道（8）；
其特征是：在所述的密封槽（11）的深处埋设气体通道（9），气体通道（9）通过隔板（10）与密封槽（11）隔开且不连通，隔板（10）压在密封条（7）上，使密封条（7）能压在膜电极（13）上；所述的隔板（10）具有弹性，使其能在高压气体的挤压下形变并压紧密封条（7）；
所述的氧流场板（12）上的气体通道（9）与反应流道（8）、氧气/空气进口（1）和氧气/空气出口（2）连通，使氧气经氧气/空气进口（1）充满气体通道（9）；
所述的氢流场板（14）上的气体通道（9）与反应流道（8）、氢气进口（5）和氢气出口（6）连通，使氢气经氢气进口（5）充满气体通道（9）。
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