CN115241485B - 一种带机械密封的燃料电池金属连接体 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带机械密封的燃料电池金属连接体，解决了目前金属连接体层叠结构密封性不理想的问题，其技术方案要点是包括有基板、于基板表面连通开设的阴极通道长腰孔与阳极通道长腰孔、电池片安装位，基板的一表面布设有机械密封环状凸筋，分别为阳极密封凸筋及阴极密封凸筋：阳极密封凸筋设置有两个分别独立环设于两个阳极通道长腰孔外周；阴极密封凸筋环设于两侧阴极通道长腰孔及电池片安装位外侧，本发明的一种带机械密封的燃料电池金属连接体，能实现良好的密封，更加稳定、安全。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池部件，特别涉及一种带机械密封的燃料电池金属连接体。
背景技术
人类为了应对能源危机和环境问题，正在积极的开发新能源技术，燃料电池作为一种可以直接将化学能转化为电能的装置，不仅能最大限度的减少有害气体排放，而且突破传统热机的卡诺循环限制，可以获得较高的能量转化效率，目前，燃料电池研究已经成为新能源技术行业的一个重要研究热点。
SOFC电堆是SOFC发电系统的核心部件，常用电堆结构装配是层叠装。如图1所示为层叠两层金属连接体的半剖视图，通过电池片装在金属连接体的方形沉腔里，电池片四周用高温胶水密封，在金属连接体的上表面层叠密封件，密封件上再层叠金属连接体，这样交替层叠形成电堆。层叠的金属连接体之间放了一件密封件，密封件的大小与金属连接体大小一样，其作用是将阴极空气流与阳极氢气流隔开，以免串气，并且防止阴阳极气流向四周外泄。阴极空气流与阳极氢气流之间如果没有密封件阻挡，二者会交汇，形成串气，并且外泄，不仅使电堆失效，甚至会引起安全事故。通常情况下，金属连接体的表面是平整光滑的，密封件采用压实型云母纸加上部加压，或用无压型玻璃胶，密封效果不是很理想。
发明内容
本发明的目的是提供一种带机械密封的燃料电池金属连接体，能实现良好的密封，更加稳定、安全。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种带机械密封的燃料电池金属连接体，包括有基板、于基板表面连通开设的阴极通道长腰孔与阳极通道长腰孔、电池片安装位，所述基板的一表面布设有机械密封环状凸筋，分别为阳极密封凸筋及阴极密封凸筋；
所述阳极密封凸筋设置有两个分别独立环设于两个阳极通道长腰孔外周；
所述阴极密封凸筋环设于两侧阴极通道长腰孔及电池片安装位外侧。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
通过基板表面设置的机械密封环状凸筋，通过在金属连接体之间加设玻璃密封垫，分别将阳极通道长腰孔和阴极通道长腰孔进行分隔，能实现围绕长腰孔的无泄漏缺口密封，能有效防止串气，具有更佳的密封效果。
附图说明
图1为常用电堆结构装配层叠两层金属连接体的半剖视图；
图2为本实施例金属连接体上表面的结构示意图；
图3为金属连接体下表面的结构示意图；
图4为机械密封环状凸筋的线条形状示例图。
图中：1、基板；2、阴极通道长腰孔；3、阳极通道长腰孔；4、阴极密封凸筋；5、阳极密封凸筋；6、沉腔。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例作进一步详细说明。
根据一个或多个实施例，公开了一种带机械密封的燃料电池金属连接体，如图2所示，包括有基板1，基板1表面上开设有阴极通道长腰孔2和阳极通道长腰孔3。为表述清楚，以图2方向为基准，阴极通道长腰孔2设置于基板1表面的前后两边缘，阳极通道长腰孔3设置于基板1表面的左右两边缘，在基板1表面连通开设。在基板1的中心位置设置有电池片安装位，如图2及图3所示，在基板的上下两个表面对应于电池片安装位均凹陷形成有沉腔6，沉腔6分别为阳极沉腔和阴极沉腔。
以图1所示为例，基板1的一表面布设有机械密封环状凸筋，通过机械密封环状凸筋进行机械密封。机械密封环状凸筋包括有设置在阴极通道长腰孔2外周的阴极密封凸筋4，及设置在阳极通道长腰孔3外周的阳极密封凸筋5。阳极密封凸筋5对应于阳极通道长腰孔3设置有两处，分别在两个阳极通道长腰孔3的周围进行独立环绕密封；阴极密封凸筋4则为一整体，环设于两侧阴极通道长腰孔2与电池片安装位的外周。机械密封环状凸筋可设置于基板上下两表面的任意一表面，即为可设置于阴极沉腔所在的一侧表面或设置于阳极沉腔所在的一侧表面。
在金属连接体层叠摆放时，上一金属连接体的下表面叠加抵接于下一金属连接体的上表面，电池片放置于下一金属连接体上表面的电池片安装位后，通过上一基板1下表面的阴极密封凸筋4在两金属连接体之间对电池片及阴极通道长腰孔2进行密封，并通过阳极密封凸筋5在两金属连接体之间对阳极通道长腰孔3进行密封，在电池片同侧对阳极通道和阴极通道进行密封隔离。
阴极通道长腰孔2与阴极沉腔连通设置，阴极通道内传输的空气传输至阴极沉腔内，实现与电池片阴极的接触。在基板1的下表面中心凹陷形成阳极沉腔，阳极沉腔的侧壁与阳极通道长腰孔3之间可连通开设有通气孔，进而实现阳极通道长腰孔3内的氢气能传输至阳极沉腔内与电池片的阳极接触。
通过机械密封环状凸筋的设置，增加了密封面，能提高承压，机械密封环状凸筋的线条宽度限制于0.2-1mm之间，高度限制在0.1-0.5mm之间。机械密封环状凸筋的形状可根据所需进行调整设计，在基板1表面的环设形状可为图1所示的线条状，也可为如图4所示的锯齿状、珍珠线串状、渔网状、迷宫状、波浪状等，机械密封环状凸筋可为单环或多环。
在进行安装时，通过在金属连接体之间加设玻璃密封件将阴阳极进行隔开，高温情况下(600-800℃)，玻璃密封件呈软化状态能与基板1机械密封环状凸筋融合，进而加强密封作用，起到更好的密封效果，使得玻璃密封件在熔融状态下有骨架依托，可增强其凝聚力，并且由于机械密封环状凸筋的作用增加了玻璃密封件单位长度方向上的稳态强度，使得围绕的长腰孔的密封无泄漏缺口。另外，电堆封装在工作时为了减少反应气体的泄漏率，通常会在电堆的顶面垂直加压，加压应力不超过35kPa，通过本发明，可以使电堆受压减小，甚至不加压，成为工作无压电堆，省去加压装置，实现低压力的良好密封。
表面布设有机械密封环状凸筋的基板1的加工方法可通过整体加工，如机铣加工、压制、化学腐蚀等；也可通过分开加工再进行焊接等方式实现。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (4)
1.一种带机械密封的燃料电池金属连接体，包括有基板、于基板表面连通开设的阴极通道长腰孔与阳极通道长腰孔、电池片安装位，其特征是：所述基板的一表面布设有机械密封环状凸筋，分别为阳极密封凸筋及阴极密封凸筋；
所述阳极密封凸筋设置有两个，分别独立环设于两个阳极通道长腰孔外周；
所述阴极密封凸筋环设于两侧阴极通道长腰孔及电池片安装位的外侧；
所述机械密封环状凸筋为单环或多环设置，所述机械密封环状凸筋的线条形状包括线条状、锯齿状、珍珠线串状、渔网状、迷宫状、波浪状，所述机械密封环状凸筋的线条宽度为0.2-1mm，高度为0.1-0.5mm；
安装时，通过在金属连接体之间加设玻璃密封件将阴阳极进行隔开，600-800℃的高温情况下，玻璃密封件呈软化状态与基板机械密封环状凸筋融合，进而加强密封作用，起到更好的密封效果，使得玻璃密封件在熔融状态下有骨架依托，增强其凝聚力。
2.根据权利要求1所述的带机械密封的燃料电池金属连接体，其特征是：所述基板的上下两表面于电池片安装位分别凹陷形成有连通连接于阴极通道长腰孔的阴极沉腔、连通连接于阳极通道长腰孔的阳极沉腔。
3.根据权利要求1所述的带机械密封的燃料电池金属连接体，其特征是：所述机械密封环状凸筋设置于所述基板上下两表面的任意一表面。
4.根据权利要求1所述的带机械密封的燃料电池金属连接体，其特征是：表面布设有机械密封环状凸筋的基板的加工方法包括整体加工或分开加工再进行焊接实现；整体加工包括机铣加工、压制、化学腐蚀。
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| JP2006049195A (ja) * | 2004-08-06 | 2006-02-16 | Nissan Motor Co Ltd | 絶縁シール構造および燃料電池 |
| CN1825672A (zh) * | 2005-02-22 | 2006-08-30 | 通用电气公司 | 密封固体氧化物燃料电池的方法 |
| CN208240803U (zh) * | 2018-01-11 | 2018-12-14 | 泉州市惠安闽投商贸有限公司 | 一种燃料电池堆 |
| CN110854408A (zh) * | 2019-11-20 | 2020-02-28 | 杨云 | 一种降低燃料电池泄漏率的方法和装置 |
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