CN113161573A - 一种绝缘式集流板和燃料电池 - Google Patents

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赵树钊
梁鹏
麦建明
唐厚闻
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Abstract

本发明涉及一种绝缘式集流板和燃料电池，绝缘式集流板包括板芯模块和绝缘板模块，所述的绝缘板模块的中央设有凹槽结构，所述板芯模块的形状和凹槽结构的形状相匹配，板芯模块嵌入凹槽结构中，所述绝缘模块上设有一个开口槽，该开口槽的一端连接凹槽结构，另一端连接绝缘板模块的边缘，所述的板芯模块上设有一个引出端，板芯模块嵌入凹槽结构后，引出端嵌入开口槽中，其端部在绝缘板模块外悬空。与现有技术相比，本发明能够提高集流板的密封性和绝缘性，使得电池在工作过程中反应物质与板芯模块不发生接触，起到完全绝缘的作用。

Description

一种绝缘式集流板和燃料电池
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种绝缘式集流板和燃料电池。
背景技术
质子交换膜燃料电池是一种通过催化剂将阳极氢气分解为质子和电子，质子通过质子交换膜到达阴极，电子则通过外电路到达阴极，电子、质子与氧气在阴极催化剂催化下生成水的电化学装置，具有效率高，温度低，清洁环保等优点。
在质子交换膜燃料电池内，集流板布置在堆芯的上下两端来实现电流的正负极输出。但是，现有的集流板采用的是一整片金属板的形式，其大小也和堆芯中的截面积大小相同，容易存在以下问题：整片金属板的形式的密封绝缘效果较差，尤其是在集流板与反应物、尾气和冷却剂等的物质接触的公共管道部分，无法做到完全的绝缘。因此，在燃料电池的使用过程中，集流板会和反应物资接触而发生腐蚀和电解现象，由此导致堆芯中的膜电极的金属离子发生污染，从而严重影响电堆的性能和使用寿命。
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绝缘式集流板和燃料电池。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种绝缘式集流板，包括板芯模块和绝缘板模块，所述的绝缘板模块的中央设有凹槽结构，所述板芯模块的形状和凹槽结构的形状相匹配，板芯模块嵌入凹槽结构中，所述绝缘模块上设有一个开口槽，该开口槽的一端连接凹槽结构，另一端连接绝缘板模块的边缘，所述的板芯模块上设有一个引出端，板芯模块嵌入凹槽结构后，引出端嵌入开口槽中，其端部在绝缘板模块外悬空。
进一步地，所述板芯模块的厚度和凹槽结构的深度一致，板芯模块嵌入凹槽结构后，在绝缘板模块的端面形成一个完整的平面。
进一步地，在凹槽结构的两端设有通口结构，该通口结构作为燃料电池的公共管道口。
进一步地，所述的板芯模块的形状和面积能够覆盖与其相连的堆芯的流场区域。
进一步地，所述的板芯模块上设有导电镀层。
进一步地，板芯模块和绝缘板模块的嵌合处涂有粘合剂。
进一步地，所述的绝缘板模块采用工程塑料板或者橡胶板。
进一步地，所述的板芯模块的形状为矩形或者椭圆形。
一种燃料电池，在燃料电池内集成如上任所述的绝缘式集流板。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明将集流板分割为板芯模块和绝缘板模块两个部分，将传统的集流板进行体积的缩减形成板芯模块，将未缩减的其余部分由绝缘材料制成绝缘板模块；由此，本发明既能通过板芯模块和堆芯的流场接触导出电流，不影响其原本功能，又能够通过绝缘板模块提高其在四周公共管道部分的密封性和绝缘性，使得电池在工作过程中反应物质与板芯模块不发生接触，起到完全绝缘的作用；同时，本发明集流板的大小和传统集流板尺寸相同，能够方便地应用于现有结构的燃料电池，不用进行重新的设计和规划，降低研发成本。
2、板芯模块和绝缘板模块嵌合并且涂有粘合剂，使其整体性更强，使得绝缘板模块和板芯模块的结合更加牢固。
3、板芯模块上设有导电镀层用于减小板芯模块与电池内部的接触电阻，提高集流板导电性能。
附图说明
图1为绝缘式集流板的结构示意图。
图2为燃料电池的结构示意图。
附图标记：1、板芯模块，11、引出端，2、绝缘板模块，21、凹槽结构，22、开口槽，23、通口结构，101、上端集流板，102、下端集流板，103、堆芯。
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。
实施例一
如图1所示，本实施例提供了一种绝缘式集流板，包括板芯模块1和绝缘板模块2。在绝缘板模块2的中央设有凹槽结构21，在绝缘模块的上侧边缘设有一个开口槽22，该开口槽22的一端连接凹槽结构21，另一端延伸至绝缘板模块2的边缘。板芯模块1的形状和凹槽结构21的形状相匹配；在板芯模块1的一侧边上设有一个引出端11。板芯模块1嵌入凹槽结构21中，引出端11嵌入开口中，并且引出端11的长度大于开口槽22的长度，使得引出端11的端部在绝缘板模块2外悬空。
本实施例中，板芯模块1的厚度和凹槽结构21的深度一致，板芯模块1嵌入凹槽结构21后，在绝缘板模块2的端面形成一个完整的平面；引出端11的厚度同样和开口槽22的深度一致，引出端11嵌入开口槽22的部分在绝缘板模块2的端面形成完整的平面。在板芯模块1和绝缘板模块2的嵌合处涂有粘合剂，使得绝缘板模块2和板芯模块1的结合更加牢固。
本实施例中，绝缘板模块2上在凹槽结构21的两端设有通口结构23，该通口结构23作为燃料电池的公共管道口。
板芯模块1的形状和面积能够覆盖与其相连的堆芯的流场区域，可以为椭圆形、矩形等各类几何形状，本实施例中采用矩形，确保板芯模块1能够和流场区域良好接触。在板芯模块1上设有导电镀层，用于减小板芯模块1与电池内部的接触电阻，提高集流板导电性能。
绝缘板模块2一般采用工程塑料板或者橡胶板，本实施例中采用尼龙塑料板，具有良好的强度、韧性，并且绝缘效果好。
实施例二
如图2所示，本实施例提供了一种燃料电池，包括壳体(图中未示出)、绝缘式集流板和堆芯103。本实施例中的绝缘式集流板分为上端集流板101和下端集流板102，上端集流板101和下端集流板102分别安装在堆芯103的上下两端。堆芯和现有的燃料电池堆芯103结构一致，因此不再展开。上端集流板101的结构和实施例一中的绝缘式集流板结构相同。下端集流板102的结构和实施例一中的绝缘式集流板结构类似，其不同点在于，在绝缘板模块2的两端不设有通口结构23。两端设置绝缘式集流板的堆芯103整体安装在壳体中。该结构燃料电池通过绝缘板模块2提高其在四周公共管道部分的密封性和绝缘性，使得电池在工作过程中反应物质与板芯模块1不会发生接触，起到完全绝缘的作用，从而避免集流板和反应物资接触而发生腐蚀和电解现象，提高了电堆的性能和使用寿命。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种绝缘式集流板，其特征在于，包括板芯模块(1)和绝缘板模块(2)，所述的绝缘板模块(2)的中央设有凹槽结构(21)，所述板芯模块(1)的形状和凹槽结构(21)的形状相匹配，板芯模块(1)嵌入凹槽结构(21)中，所述绝缘模块上设有一个开口槽(22)，该开口槽(22)的一端连接凹槽结构(21)，另一端连接绝缘板模块(2)的边缘，所述的板芯模块(1)上设有一个引出端(11)，板芯模块(1)嵌入凹槽结构(21)后，引出端(11)嵌入开口槽(22)中，其端部在绝缘板模块(2)外悬空。
2.根据权利要求1所述的一种绝缘式集流板，其特征在于，所述板芯模块(1)的厚度和凹槽结构(21)的深度一致，板芯模块(1)嵌入凹槽结构(21)后，在绝缘板模块(2)的端面形成一个完整的平面。
3.根据权利要求1所述的一种绝缘式集流板，其特征在于，所述绝缘板模块(2)上，在凹槽结构(21)的两端设有通口结构(23)，该通口结构(23)作为燃料电池的公共管道口。
4.根据权利要求1所述的一种绝缘式集流板，其特征在于，所述的板芯模块(1)的形状和面积能够覆盖与其相连的堆芯的流场区域。
5.根据权利要求1所述的一种绝缘式集流板，其特征在于，所述的板芯模块(1)上设有导电镀层。
6.根据权利要求1所述的一种绝缘式集流板，其特征在于，板芯模块(1)和绝缘板模块(2)的嵌合处涂有粘合剂。
7.根据权利要求1所述的一种绝缘式集流板，其特征在于，所述的绝缘板模块(2)采用工程塑料板或者橡胶板。
8.根据权利要求1所述的一种绝缘式集流板，其特征在于，所述的板芯模块(1)的形状为矩形或者椭圆形。
9.一种燃料电池，其特征在于，在燃料电池内集成如权利要求1～8任一所述的绝缘式集流板。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113555579A (zh) * 2021-07-27 2021-10-26 中汽创智科技有限公司 一种燃料电池电堆集流板
CN113948741A (zh) * 2021-10-18 2022-01-18 潍柴动力股份有限公司 一种集流板散热结构与一种燃料电池堆

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