CN109830693A - 一种燃料电池单极板结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种燃料电池单极板结构，包括板体、四个侧边凸起、两个端部凸起与电压信号采集端，两个端部凸起上分别开有空气进口与空气出口；四个侧边凸起上分别设置有冷却水进口、冷却水出口，氢气进口与氢气出口,板体的一个侧边上设置有电压信号采集端；本发明通过在单极板的气体进出口与水流进出口处设置一圈密封铁条，密封铁条上设置有若干呈U形分布的延出部，延出部上设置有突起，从而在组装时提升阴阳极板之间以及双极板与膜电极之间的压力，保证各进出口与外部的密封性，本发明还在电压信号采集端上设置至少两个插槽，在将阴阳极板焊接形成双极板后，阴阳极板上的插槽形成插孔，避免检测时需要焊接导线的状况，十分方便。
Description
技术领域
本发明属于燃料电池技术领域，具体的，涉及一种燃料电池单极板结构。
背景技术
多年来人们一直在努力寻找既有较高的能源利用效率又不污染环境的能源利用方式，而燃料电池就是比较理想的发电技术。燃料电池十分复杂，涉及化学热力学、电化学、电催化、材料科学、电力系统及自动控制等众多学科相关理论，具有发电效率高、环境污染少等优点，氢燃料电池的主要结构为双极板与膜电极。
现有技术中，是通过将两个单极板焊接在一起形成双极板，但是焊接工艺、材料、误差等多种原因，生产的双极板中总会出现次品，对于双极板水腔流场的密封性问题，可以通过后期的双极板密封检测来进行检测与筛选，但是对于冷却水进出口、氢气进出口以及氧气进出口与双极板外边之间的密封性却无法得到保证，因此为了保证其密封性，在现有技术中，是通过在冷却水进出口、氢气进出口以及氧气进出口处设置尼龙U形塞条，U形塞条的凹面朝向双极板水腔流场，通过这种方式来实现冷却水进出口、氢气进出口以及氧气进出口的密封，但是这样会提高双极板生产工艺的复杂性，浪费生产时间，提升生产成本，而且在对组装好的电堆进行检测时，需要将巡检导线与电压信号采集端焊接在一起，同样提升了电堆生产工艺的复杂性与成本，为了解决这一问题，本发明提供了以下技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃料电池单极板结构。
本发明需要解决的技术问题为：
1、现有技术中是通过在冷却水进出口、氢气进出口以及氧气进出口处设置U形塞条来保证各进出口的密封性，这样会大大增加燃料电池制备工艺的复杂性，提升加工成本；
2、现有技术中在对组装好的电堆进行检测时，需要将巡检导线与双极板的电压信号采集端焊接在一起，这样提升了检测的难度，提升了检测过程的时间成本，浪费人力资源。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种燃料电池单极板结构，包括板体、四个侧边凸起、两个端部凸起与电压信号采集端；
所述板体的两面分别设置有气体流场与水流场，板体的两端分别为两个端部凸起，端部凸起与板体为一体结构，两个端部凸起上分别开有空气进口与空气出口；
所述板体的两个侧边上均分别设置有两个侧边凸起，侧边凸起设置在靠近端部凸起的位置上，四个侧边凸起上分别设置有冷却水进口、冷却水出口，氢气进口与氢气出口,其中冷却水进口与冷却水出口分别设置在板体两端的不同侧边上，氢气进口与氢气出口分别设置在板体两端的不同侧边上，板体的一个侧边上设置有电压信号采集端；
所述电压信号采集端上开有插槽，所述插槽为两个平行设置的凹槽，插槽通过直接在电压信号采集端上冲压形成；
所述冷却水进口的内圈设置有一圈密封铁条，密封铁条上等间距设置有延出部，若干个延出部呈U形分布，若干个延出部所形成的U形结构的凹面朝向板体方向，相邻两个延出部之间的距离为2-3mm，延出部上设置有突起，所述突起为球面结构，突起通过在延出部上冲压形成，所有突起的凹面朝向一致，且突起的凹面与插槽的凹面位置一致，所述冷却水出口，氢气进口、氢气出口、空气进口与空气出口中均设置有与上述冷却水进口中相同的密封铁条、延出部与突起的结构，且各进出口中的若干各延出部所形成的U形结构的凹面均朝向板体方向。
作为本发明的进一步方案，所述电压信号采集端上设置两个以上的插槽，且插槽之间平行或不平行。
作为本发明的进一步方案，在焊接时，将阳极板的电压信号采集端的插槽的下凹一面与阴极板的电压信号采集端的插槽的下凹一面相对设置，且阴极板的插槽与阳极板的插槽相对设置形成双孔插口，并通过检测工装与双孔插口对燃料电池进行检测。
作为本发明的进一步方案，所述检测工装包括插头与电压检测装置，插头与双孔插口适配，插头通过导线与电压检测装置连接，检测时将插头插入双孔插口中，在燃料电池中通入氢气、氧气与冷却水使燃料电池进入工作状态，并通过电压检测装置对单个双极板的电压进行检测，若单个双极板工作电压无法达到预设值，则认为该双极板为异常双极板。
作为本发明的进一步方案，在进行双极板焊接时，组成双极板的阳极板与阴极板上的突起的凹面相对设置。
本发明的有益效果：
1、本发明通过在单极板的气体进出口与水流进出口处设置一圈密封铁条，密封铁条上等间距设置有若干呈U形分布的延出部，并通过在延出部上设置有突起，从而在组装时提升阴阳极板之间以及双极板与膜电极之间的压力，从而保证所组装的燃料电池的各进出口与外部的密封性。
2、本发明通过在电压信号采集端上设置至少两个插槽，在将阴阳极板焊接形成双极板后，阴阳极板上的插槽形成插孔，在进行检测时，只需要将连接有电压检测装置的插头插入插孔，即可获得工作中的双极板的电压，十分方便。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。
图1是单极板的结构示意图；
图2是图1中A处的放大图；
图3是图1中B处的放大图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种燃料电池单极板结构，如图1所示，包括板体1、四个侧边凸起2、两个端部凸起3与电压信号采集端5；
所述板体1的两面分别设置有气体流场与水流场，板体1的两端分别为两个端部凸起3，端部凸起3与板体1为一体结构，两个端部凸起3上分别开有空气进口31与空气出口32；
所述板体1的两个侧边上均分别设置有两个侧边凸起2，侧边凸起2设置在靠近端部凸起3的位置上，从而扩大燃料气、氧化剂以及冷却水在流场中的流动范围，四个侧边凸起2上分别设置有冷却水进口41、冷却水出口42，氢气进口21与氢气出口22,其中冷却水进口41与冷却水出口42分别设置在板体1两端的不同侧边上，氢气进口21与氢气出口22分别设置在板体1两端的不同侧边上，板体1的一个侧边上设置有电压信号采集端5；
如图3所示，所述电压信号采集端5上开有插槽51，所述插槽51为两个平行设置的凹槽，插槽51通过直接在电压信号采集端5上冲压形成；
单极板包括阳极板与阴极板，通过将阳极板与阴极板焊接在一起形成金属双极板，双极板作为燃料电池的重要组件之一，是检测燃料电池性能时的重点检测对象之一；
在焊接时，将阳极板电压信号采集端的插槽51的下凹一面与阴极板电压信号采集端的插槽51的下凹一面相对设置，且阴极板的插槽51与阳极板的插槽51相对设置形成双孔插口，作为本发明的进一步方案，根据实际生产需要，可以在电压信号采集端上设置两个以上的插槽51，且插槽51之间可以不平行，并通过检测工装对燃料电池进行检测时，所述检测工装包括插头与电压检测装置，插头与双孔插口适配，插头通过导线与电压检测装置连接，检测时将插头插入双孔插口中，在燃料电池中通入氢气、氧气与冷却水使燃料电池进入工作状态，并通过电压检测装置对单个双极板的电压进行检测，若单个双极板工作电压无法达到预设值，则认为该双极板为异常双极板。
如图2所示，所述冷却水进口41的内圈设置有一圈密封铁条45，密封铁条45上等间距设置有延出部43，若干个延出部43呈U形分布，若干个延出部43所形成的U形结构的凹面朝向板体1方向，相邻两个延出部43之间的距离为2-3mm，延出部43上设置有突起44，所述突起44为球面结构，通过在延出部43上冲压形成，所有突起44的凹面朝向一致，且突起44的凹面与插槽51的凹面位置一致，在进行双极板焊接时，组成双极板的阳极板与阴极板上的突起44的凹面相对时设置；
所述冷却水出口42，氢气进口21、氢气出口22、空气进口31与空气出口32中均设置有与上述冷却水进口41中相同的密封铁条45、延出部43与突起44的结构，且各进出口中的若干各延出部43所形成的U形结构的凹面均朝向板体1方向。
在进行燃料电池电堆组装时，突起44的设置提升了密封铁条45在垂直与流场面方向上的高度，因此组装时提升了双极板与膜电极之间的压力，从而保证所组装的燃料电池的各进出口与外部的密封性。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种燃料电池单极板结构，其特征在于，包括板体(1)、四个侧边凸起(2)、两个端部凸起(3)与电压信号采集端(5)；
所述板体(1)的两面分别设置有气体流场与水流场，板体(1)的两端分别为两个端部凸起(3)，端部凸起(3)与板体(1)为一体结构，两个端部凸起(3)上分别开有空气进口(31)与空气出口(32)；
所述板体(1)的两个侧边上均分别设置有两个侧边凸起(2)，侧边凸起(2)设置在靠近端部凸起(3)的位置上，四个侧边凸起(2)上分别设置有冷却水进口(41)、冷却水出口(42)，氢气进口(21)与氢气出口(22),其中冷却水进口(41)与冷却水出口(42)分别设置在板体(1)两端的不同侧边上，氢气进口(21)与氢气出口(22)分别设置在板体(1)两端的不同侧边上，板体(1)的一个侧边上设置有电压信号采集端(5)；
所述电压信号采集端(5)上开有插槽(51)，所述插槽(51)为两个平行设置的凹槽，插槽(51)通过直接在电压信号采集端(5)上冲压形成；
所述冷却水进口(41)的内圈设置有一圈密封铁条(45)，密封铁条(45)上等间距设置有延出部(43)，若干个延出部(43)呈U形分布，若干个延出部(43)所形成的U形结构的凹面朝向板体(1)方向，相邻两个延出部(43)之间的距离为2-3mm，延出部(43)上设置有突起(44)，所述突起(44)为球面结构，突起(44)通过在延出部(43)上冲压形成，所有突起(44)的凹面朝向一致，且突起(44)的凹面与插槽(51)的凹面位置一致，所述冷却水出口(42)，氢气进口(21)、氢气出口(22)、空气进口(31)与空气出口(32)中均设置有与上述冷却水进口(41)中相同的密封铁条(45)、延出部(43)与突起(44)的结构，且各进出口中的若干各延出部(43)所形成的U形结构的凹面均朝向板体(1)方向。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池单极板结构，其特征在于，所述电压信号采集端(5)上设置不少于两个的插槽(51)，且插槽(51)之间平行或不平行。
3.根据权利要求1所述的一种燃料电池单极板结构，其特征在于，在焊接时，将阳极板的电压信号采集端(5)的插槽(51)的下凹一面与阴极板的电压信号采集端(5)的插槽(51)的下凹一面相对设置，且阴极板的插槽(51)与阳极板的插槽(51)相对设置形成双孔插口，并通过检测工装与双孔插口对燃料电池进行检测。
4.根据权利要求3所述的一种燃料电池单极板结构，其特征在于，所述检测工装包括插头与电压检测装置，插头与双孔插口适配，插头通过导线与电压检测装置连接，检测时将插头插入双孔插口中，在燃料电池中通入氢气、氧气与冷却水使燃料电池进入工作状态，并通过电压检测装置对单个双极板的电压进行检测，若单个双极板工作电压无法达到预设值，则认为该双极板为异常双极板。
5.根据权利要求1所述的一种燃料电池单极板结构，其特征在于，在进行双极板焊接时，组成双极板的阳极板与阴极板上的突起(44)的凹面相对设置。
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