CN114335588A - 一种基于冲压成形氢燃料单电池的进出气结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于冲压成形氢燃料单电池的进出气结构，第一极板、第二极板与分隔膜的一侧均设有凹陷部，所述凹陷部形成第一进气腔，所述第一极板与分隔膜在分配区实现无胶粘连，保证气体流通，第二极板与分隔膜末端平面处用胶进行气体密封，所述分隔膜上设有进出气口，进出气口连接第二极板的气体通道与第一极板分配区，第一进气腔气体通过第二极板的进气通道及分隔膜的进出气口直通第一极板分配区。本发明的优点：进气通道可以根据成形深度进行调整，达到腔口气体流速可控，从而有利于调整腔口处气体压降，极板本身腔口处的刚度也得以保障；从进气通道至分配区，充分利用有效的空间，在分隔膜上开进出气口，实现气体从气体通道翻越至分配区。

Description

一种基于冲压成形氢燃料单电池的进出气结构
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种基于冲压成形氢燃料单电池的进出气结构。
背景技术
燃料电池发电时，需要通入氢气和氧气，通过催化剂反应，产生电能。燃料电池关键零部件包括膜电极、双极板，其中双极板包括石墨、金属以及复合极板。由于体积、质量限制，金属极板正逐步取代石墨极板，承载氢气、氧气以及冷却液。金属极板的结构大体上包括流场区域、分配区域以及进出口区域。进出口区域保证气体能够正常的流动；分配区特征起到气液的分配作用以及极板的支撑作用，确保流道间流量均匀；流场区则为气体的反应场所，流道的配合及参数影响着极板的性能。
日本丰田和韩国现代代表了全球燃料电池发展的两条技术路线，最终的堆芯装配形式影响着极板的结构。以丰田为例，其电堆堆芯由单电池重复堆叠形成，其采用的是一体化封装单电池方案；以现代为例，其电堆堆芯采用的是双极板与膜电极交替层叠方案。目前，国内的电堆封装常用的是交替层叠方案，现有金属双极板主要将阳极极板与阴极极板通过激光焊接的方式连接在一起，形成“两板三场”的结构，其进气方式为“层越式”，气体流入进口后在通道内上下转动，之后翻越至分配区。双极板两侧通入不同的气体，双极板中间通入冷却液。一体化封装技术是将热熔胶方案替代了原有的密封及焊接路线，阴阳极板通过热熔胶分别粘在膜电极两侧，膜电极两侧分别通气体，也就是气体从极板内部流过，冷却液从极板两侧通过。本发明提出的进气方式为氢燃料单电池提供了一种进气方式，气体从气体通道穿过分隔膜进气口，翻越至分配区，气体通道可以有效提高腔口处结构的刚度，同时提高气体流通性，改善腔口压降。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于冲压成形氢燃料单电池的进出气结构。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种基于冲压成形氢燃料单电池的进出气结构，其特征在于，所述电池包括第一极板、分隔膜、第二极板，所述第一极板、第二极板与分隔膜的中间镂空形成第一进气腔和第二进气腔，第一极板反应气体为第一进气腔气体，第二极板反应气体为第二进气腔气体，第二极板近第一进气腔处设有气体通道，第一极板末端设分配区，所述第一极板与分隔膜在分配区实现无胶粘连，保证气体流通，第二极板与分隔膜末端平面处用胶进行气体密封，所述分隔膜上设有进出气口，进出气口连接第二极板的气体通道与第一极板分配区，第一进气腔气体通过第二极板的进气通道及分隔膜的进出气口直通第一极板分配区。
进一步地，第二极板上近第一进气腔处设有若干平行凹槽，平行排布成气体流道，所述分隔膜上进气口从第二极板进气通道至第一极板分配区出入口，呈现等间距分布，以便均匀分配气体。
进一步地，所述第二极板与分隔膜在进出气口末端用胶粘工艺，达到密封的效果，使气体翻越至第一极板分配区；进一步地，所述第一极板与分隔膜分配区以外区域也采用胶粘工艺，将反应气体密闭在分配区及流场中。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种基于冲压成形氢燃料单电池的进出气结构，气体从气体通道穿过分隔膜进气口，翻越至分配区，气体通道可以有效提高腔口处结构的刚度，同时提高气体流通性，改善腔口压降。
附图说明
图1为单电池三腔示意图；
图2为本发明的单腔结构示意图；
图3为本发明的第二极板示意图；
图4为本发明的分隔膜进出气口结构示意图；
附图中：1-第一极板，2-分隔膜，3-第二极板，4-氧气进出气区域，5-气体通道，6-第二极板粘胶密封，7-第一极板粘胶密封，8-进出气口，9-第一极板分配区，10-氢气进出气区域。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，但并不仅限于此案例。在本领域内的普通技术人员，基于本实施例原理，进行的方案改进均属于本发明保护的范围。
本实施例公开了一种基于冲压成形氢燃料单电池的进出气结构，如图1所示，所述结构包括第一极板1、分隔膜2、和第二极板3，实际中第一极板1由第一极板粘胶7与分隔膜2粘接，第二极板3由第二极板粘胶6 与分隔膜2粘接，第一极板粘胶7与第二极板粘胶6起到分隔膜2两侧气体密封的作用，所述第一极板1、分隔膜2与第二极板3中间镂空形成氧气进出气区域4和氢气进出气区域10。
所述第一极板1的反应气体为氧气，从氧气进出气区域4进入，第二极板3反应气体为氢气，从氢气进出气区域10进入。第二极板3上设有若干平行凹槽，平行排布成气体流道5，进出气区域10的结构与进出气区域4的结构保持一致。
分隔膜结构如图3所示，所述分隔膜2上设有进出气口8，进出气口8连接第二极板3的气体通道5与第一极板1的分配区9，气体由进气区域4经过气体通道5，透过进出气口8，流至分配区9。所述分隔膜上进出气口8从第二极板进气通道延伸至至第一极板分配区出入口，呈现等间距均匀分配气体。其中进出气口8的后端为均匀设置的若干道纵向气道，前端为与所述若干道纵向气道相连的横向气道，所述进出气口8的前端连接第二极板气体通道，后端连接第一极板分配区。横向气道对应的是气体流道5的宽度，负责搜集进入的气体，纵向气道负责传输气体从横向流道至极板分配区，纵向气道的斜度，取决于分配区的布局，气道的作用在保证气体分配均匀传输至分配区，故斜度是用来均布流道中气体的，斜度的范围可以在0°~180°，纵向气道的宽度可以根据传输气体的均匀性进行调整，并不指定是均匀间隔的。
如图2所示，所述极板进出口处凹槽特征，形成了气体通道5，可以有效提高腔口处结构的刚度，同时提高气体流通性，改善腔口压降。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (3)

1.一种基于冲压成形氢燃料单电池的进出气结构，其特征在于，所述电池包括第一极板、分隔膜、第二极板，所述第一极板、第二极板与分隔膜的中间镂空形成第一进气腔和第二进气腔，第一极板反应气体为第一进气腔气体，第二极板反应气体为第二进气腔气体，第二极板近第一进气腔处设有气体通道，第一极板末端设分配区，所述第一极板与分隔膜在分配区实现无胶粘连，保证气体流通，第二极板与分隔膜末端平面处用胶进行气体密封，所述分隔膜上设有进出气口，进出气口连接第二极板的气体通道与第一极板分配区，第一进气腔气体通过第二极板的进气通道及分隔膜的进出气口直通第一极板分配区。
2.根据权利要求1所述的基于冲压成形氢燃料单电池的进出气结构，其特征在于，第二极板上近第一进气腔处设有若干平行凹槽，平行排布成气体流道，所述分隔膜上进气口从第二极板进气通道至第一极板分配区出入口，呈现等间距分布，以便均匀分配气体。
3.根据权利要求1所述的基于冲压成形氢燃料单电池的进出气结构，其特征在于，所述第二极板与分隔膜在进出气口末端用胶粘工艺，达到密封的效果，使气体翻越至第一极板分配区；进一步地，所述第一极板与分隔膜分配区以外区域也采用胶粘工艺，将反应气体密闭在分配区及流场中。
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