CN110137530A - 一种氢燃料电池电堆磁流体密封装置 - Google Patents

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李德才
柯玉超
方炳虎
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郭越红
李树强
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Abstract

本发明目的在于提供一种氢燃料电池电堆磁流体密封装置，用于金属双极板氢燃料电池单元的静密封。包括阳极板1、阴极板2、磁流体胶条3和永磁体4。本发明可以有效解决氢燃料电池电堆分层结构中密封线长度较大，一般采用橡塑密封方案时容易导致细微的渗漏进而导致密封失败的问题。且橡塑密封主要靠粘贴或结构挤压，需要恰当的力和结构实现密封要求，对装配及加工工艺要求较高。本发明是在电池单元内部MEA两面的边缘设计环状空间并放入含有磁性液体的磁流体胶条，磁流体胶条外侧和双极板内侧设置卡槽放置永磁体，利用永磁体产生磁场对含磁性液体橡胶条形成自然的无源约束，从而实现电池单元内部氢气和氧气的有效密封。

Description

一种氢燃料电池电堆磁流体密封装置
技术领域
本发明涉及磁密封领域，特别是一种氢燃料电池电堆磁流体密封装置。
背景技术
氢燃料电池电堆为分层结构，其层数可达数百层之多，为保证氢气和空气不会泄漏，多采用橡塑密封方案，但因电堆单位体积的密封线长度很大，而任何微小的渗漏都会导致密封失效，从而严重影响整个电堆的工作可靠性和寿命，所以给电堆橡塑密封材料和工艺提出了非常苛刻的要求。
本专利提出了一种金属双极板氢燃料电池单元的磁流体静密封方案，其原理是在电池单元内部MEA两面的边缘设计环状空间并放入含有磁性液体的磁流体胶条，磁流体胶条外侧和双极板内侧设置卡槽放置永磁体，利用永磁体产生磁场对含磁性液体橡胶条形成约束，从而实现电池单元内部氢气和氧气的无源密封。
发明内容
本发明目的在于提供一种氢燃料电池电堆磁流体密封装置，用于金属双极板氢燃料电池单元的静密封。包括阳极板1、阴极板2、磁流体胶条3和永磁体4。本发明可以有效解决氢燃料电池电堆分层结构中密封线长度较大，一般采用橡塑密封方案时容易导致细微的渗漏进而导致密封失败的问题。且橡塑密封主要靠粘贴或结构挤压，需要恰当的力和结构实现密封要求，对装配及加工工艺要求较高。本发明其原理是在电池单元内部MEA两面的边缘设计环状空间并放入含有磁性液体的磁流体胶条，磁流体胶条外侧和双极板内侧设置卡槽放置永磁体，利用永磁体产生磁场对含磁性液体橡胶条形成自然的无源约束，从而实现电池单元内部氢气和氧气的有效密封。
本发明的有益效果是：利用磁流体的可流动性和顺磁性，将磁流体液体充满到软硅胶腔体内后，将磁流体胶条安装到阳极板和阴极板之间的环状空间，并在磁流体胶条外端、阳极板和阴极板中间设置永磁体。永磁体磁场作用下对软塑胶内部的磁流体进行吸附，软塑件在结构挤压力和磁流体流动带动下对需要密封的部分实现密封，达到橡塑密封和磁流体双重密封的效果。整个密封装置结构和工艺简单，可操作性强。
附图说明
图1一种氢燃料电池电堆磁流体密封装置组成结构示意图
图2一种氢燃料电池电堆磁流体密封装置组成横截面示意图
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步的说明：
图1所示的一种氢燃料电池电堆磁流体密封装置的结构示意图，本发明目的在于提供一种氢燃料电池电堆磁流体密封装置，包括阳极板1、阴极板2、磁流体胶条3和永磁体4。其中阳极板1和阴极板2之间设置环形空间用于安装磁流体胶条3。磁流体胶条外端、阳极板和阴极板中间设置永磁体4。
图2为图1的横截面及其横截面图纸上的组成示意图。
为了增加密封的可靠性，优选地，磁流体塑胶条3可采用挤出成型的方式生产，邵氏硬度25左右较为合适，根据实际长度需要进行截断即可。当注入磁流体之前，利用胶粘的方式密封一端，添加完磁流体后胶粘另一端完成磁流体胶条的制作。
实际安装过程中，将阳极板平方到一平面上，将磁流体塑胶条3放置到阳极板的半环状空间内，永磁体4侧向伸入阳极板的单侧凹槽内。由于永磁体需要密封的长度为环形近一周圈，优选地，永磁体为强磁超薄型的长方体依次插入阳极板的凹槽内，将阴极板扣和压紧完成本实施例的安装过程。
为了增加安装的简便性，优选地，设置一套半开的工装用于确定阳极板侧的磁流体塑胶条和永磁体的位置，扣和完阴极板之后抽出工装，以便于更有效的完成阴极板的扣和过程。
上述具体实施方式用来解释说明本发明的方法及其核心思想，而不是对本发明进行限制。应当指出，对于技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明的的原理的前提下，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种氢燃料电池电堆磁流体密封装置，其特征在于：所述的一种氢燃料电池电堆磁流体密封装置由阳极板1、阴极板2、磁流体胶条3和永磁体4组成。
2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池电堆磁流体密封装置，其特征在于：所述的磁流体胶条3由一种软硅胶空腔结构充满磁流体组成。
3.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池电堆磁流体密封装置，其特征在于：所述的永磁体4为一种厚度不大于1.5mm的强磁材料。
4.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池电堆磁流体密封装置，其特征在于：所述的阳极板1和阴极板2各设置凹槽，用于安装永磁体4，凹槽数量对应永磁体4的数量。
5.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池电堆磁流体密封装置，其特征在于：所述的阳极板1和阴极板2中间由内向外依次设置磁流体胶条3和永磁体4。
6.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池电堆磁流体密封装置，其特征在于整套密封装置利用了橡塑挤压密封原理、磁流体顺磁性和流动性。
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