CN116525872A - 一种低泄漏的一体化单体燃料电池密封结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低泄漏的一体化单体燃料电池密封结构，包括：双极板和膜电极，膜电极，包括质子交换膜、碳纸和催化层，质子交换膜侧面还设置有膜边框，膜边框与双极板能够密封贴合。该低泄漏的一体化单体燃料电池密封结构，阴极主板，膜电极和阳极主板通过密封注塑成一体结构，密封胶线与膜电极边框紧密贴合，连接牢靠，不易错位和脱落，大大降低装堆难度，减少金属板装配塌腰，扭曲，错位等问题，整体注胶的密封胶条尺寸稳定，在三峰和双峰混合的结构设计下，大幅提升了燃料电池发密封性能，让燃料电池的氢气泄漏可以大大降低，同时也提高了装堆效率，提升了电堆装配一致性，显著提升了燃料电池的使用寿命和性能。
Description
技术领域
本发明属于密封结构技术领域，具体涉及一种低泄漏的一体化单体燃料电池密封结构。
背景技术
燃料电池是一种能量转化装置，通过氢气与氧气在燃料电池电堆内发生化学反应，将化学能转化成电能的装置。与传统内燃机不同，燃料电池的电力来自氢气与氧气电化学反应，不涉及燃烧，生成物为水。因此，燃料电池具备零排放、高效率、低噪音等优点。燃料电池主要由阴，极板，阳极板，膜电极，电板和端板等结构通过由阴阳极板组成的双极板与膜电极经过交替堆叠形式组装而成。
燃料电池电堆因为几十甚至几百片单电池串联而成，每个单电池均由双极板和膜电极组成，为了保证燃料电池电堆内部不发生漏气，窜气，各室能够分隔成独立的腔室，需要在双极板的阴阳极两侧设计密封结构。常见的密封材料为有机硅橡胶，胶条结构均为矩形单道结构，先将胶条加工成设计状态的成品结构，然后采用胶水粘接加人工铺设方式完成双极板密封结构的装配。该方式是现如今行业内最常规的方法，但是这种方法缺点非常明显，硅橡胶在零下30℃下的永久压缩变形和回弹率上表现均不好，矩形胶条结构和铺设胶条的工艺虽然成本低，因为胶条铺设的一致性精度差，矩形单道密封很容易受装配过程的影响，发生错位和变形等问题，很容易导致密封失效，三腔窜气等问题，双极板内主要走的气体是氢气，氢气气体体积非常小，胶条薄了，容易漏气，胶条厚了，双极板与膜电极的接触电阻将会增大，影响电堆性能。
发明内容
为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了一种低泄漏的一体化单体燃料电池密封结构。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种低泄漏的一体化单体燃料电池密封结构，包括：双极板和膜电极，
所述膜电极，包括质子交换膜、碳纸和催化层，所述质子交换膜侧面还设置有膜边框，所述膜边框与所述双极板能够密封贴合；
所述双极板，包括阳极板水场密封胶条、阳极主板、阳极板气场密封胶条、阴极板气场密封胶条和阴极主板；所述阳极板水场密封胶条、阳极板气场密封胶条和阴极板气场密封胶条中密封胶条均包括氢气腔、流场区、水腔和空气腔；
所述阴极主板表面设置有阴极第一峰道和阴极第二峰道；所述阳极主板表面设置有阳极第一峰道和阳极第二峰道；
所述双极板与所述膜电极为一体化为注胶装配。
本发明一个较佳实施例中，所述阳极板水场密封胶条、阳极板气场密封胶条和阴极板气场密封胶条中密封胶条均采用一半矩形作为底部支撑，另一半梯形多峰结构的结构模式。
本发明一个较佳实施例中，所述多峰结构为所述流场区侧面设置为双峰道，所述氢气腔、所述水腔、所述空气腔与所述流场区隔断处设置为三峰道。
本发明一个较佳实施例中，所述双极板和所述膜电极均为三元乙丙注胶成型。
本发明一个较佳实施例中，所述双极板和所述膜电极一体化的注胶工艺，包括以下步骤，
步骤1、采集双极板和膜电极的三维数据，通过三维软件构建模具模型，导入3D软件，添加基础材料，打印模具；
步骤2、将三元乙丙材料经过高温硫化并注入模具，在模具作用下，在阴极板和阳极板的密封槽内完成密封胶线的塑形，在胶线未完全固化时，在胶线表面涂上一层底胶；
步骤3、再将膜电极置于阴极板和阳极板中间，通过模具设计，将膜电极的碳纸部分隔离，并定型，使得碳纸胶线和膜边框完全粘接；
步骤4、经过冷却固化后，双极板/膜电极/密封胶将形成一个整体单电池单元。
本发明一个较佳实施例中，步骤3中，定型条件为100℃下，实现保压3-5分钟。
本发明一个较佳实施例中，步骤2中，所述底胶为热熔胶。
本发明一个较佳实施例中，所述阳极板水场密封胶条、阳极板气场密封胶条和阴极板气场密封胶条均通过模具整体注胶形成。
本发明一个较佳实施例中，所述流场区侧面和所述氢气腔、空气腔、所述水腔分断处均设置有密封槽结构。
本发明一个较佳实施例中，步骤2中，所述三元乙丙进行高温硫化时的温度为150-180℃，压力为2-3MPa。
本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：
该低泄漏的一体化单体燃料电池密封结构，阴极主板，膜电极和阳极主板通过密封注塑成一体结构，密封胶线与膜电极边框紧密贴合，连接牢靠，不易错位和脱落，大大降低装堆难度，减少金属板装配塌腰，扭曲，错位等问题，整体注胶的密封胶条尺寸稳定，在三峰和双峰混合的结构设计下，大幅提升了燃料电池发密封性能，让燃料电池的氢气泄漏可以大大降低，同时也提高了装堆效率，提升了电堆装配一致性，显著提升了燃料电池的使用寿命和性能。
该低泄漏的一体化单体燃料电池密封结构，采用三腔周围为三峰，流场周围为双峰的混合设计，确保单电池单元内三腔分断均有三层密封，保证三腔不发生窜气，流场周围有两侧密封，保证单体电池内外密封性，即使因为阴极主板，膜电极和阳极主板堆叠不一致，密封胶线出现错位，也可以通过峰与峰之间的槽来填充错位的胶线，避免漏气，因此三峰和双峰混合设计保证了单体电池一体化密封的稳定性，确保因为密封问题导致单体电池拆卸而带来的膜电极损耗，同时双极主板和膜电极一体化注胶同时降低了金属板装配的难度，解决了金属板装堆时候的塌腰和扭曲等问题，提升了电堆装配一致性，在提升电堆性能的同时降低了成本。
该低泄漏的一体化单体燃料电池密封结构，当阳极第一峰道与阴极第一峰道发生错位时，阳极第二峰道与阴极第二峰道必将同时错位，在装配时，阳极第一峰道将会与阴极第一峰道和第二峰道中间的峰槽重合，阴极第二峰道也将与阳极第一峰道和第二峰道中间的峰槽重合，使得阳极主板，膜电极和阴极主板之间的密封依旧有效，同理，阳极板气场密封胶条和阴极板气场密封胶条的三腔分隔处的三峰密封原理也一样，此处不做重复叙述。因此双峰和三峰混合设计的密封结构，在与膜电极一体化注胶成型的工艺下，大幅度提升了电堆的密封性能。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明胶条外形结构示意图；
图2为本发明实施例1正常装配的结构示意图；
图3为本发明实施例1错位装配的结构示意图；
图4为本发明实施例2正常装配的结构示意图；
图5为本发明图1中A处放大的结构示意图；
图中：1、氢气腔；2、流场区；3、水腔；4、空气腔；5、双峰道；6、三峰道；11、阳极板水场密封胶条；12、阳极主板；13、阳极板气场密封胶条；14、膜电极；15、阴极板气场密封胶条；16、阴极主板；21、阴极第一峰道；22、阴极第二峰道；31、阳极第一峰道；32、阳极第二峰道。
具体实施方式
现在结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例1
一种低泄漏的一体化单体燃料电池密封结构，包括：双极主板和膜电极14，该低泄漏的一体化单体燃料电池密封结构，阴极主板16，膜电极14和阳极主板12通过密封注塑成一体结构，密封胶线与膜电极14边框紧密贴合，连接牢靠，不易错位和脱落，大大降低装堆难度，减少金属板装配塌腰，扭曲，错位等问题，整体注胶的密封胶条尺寸稳定，在三峰和双峰混合的结构设计下，大幅提升了燃料电池发密封性能，让燃料电池的氢气泄漏可以大大降低，同时也提高了装堆效率，提升了电堆装配一致性，显著提升了燃料电池的使用寿命和性能。
膜电极14，包括质子交换膜、碳纸和催化层，质子交换膜侧面还设置有膜边框，膜边框与双极主板能够密封贴合；
双极主板，包括阳极板水场密封胶条11、阳极主板12、阳极板气场密封胶条13、阴极板气场密封胶条15和阴极主板16；阳极板水场密封胶条11、阳极板气场密封胶条13和阴极板气场密封胶条15中密封胶条均包括氢气腔1、流场区2、水腔3和空气腔4；
双极主板与膜电极14为一体化为注胶装配。
阳极板水场密封胶条11、阳极板气场密封胶条13和阴极板气场密封胶条15中密封胶条均采用一半矩形作为底部支撑，另一半梯形多峰结构的结构模式；多峰结构为流场区2侧面设置为双峰道5，氢气腔1、水腔3、空气腔4与流场区2隔断处设置为三峰道6。
该低泄漏的一体化单体燃料电池密封结构，采用三腔周围为三峰，流场周围为双峰的混合设计，确保单电池单元内三腔分断均有三层密封，保证三腔不发生窜气，流场周围有两侧密封，保证单体电池内外密封性，即使因为阴极主板16，膜电极14和阳极主板12堆叠不一致，密封胶线出现错位，也可以通过峰与峰之间的槽来填充错位的胶线，避免漏气，因此三峰和双峰混合设计保证了单体电池一体化密封的稳定性，确保因为密封问题导致单体电池拆卸而带来的膜电极14损耗，同时双极主板和膜电极14一体化注胶同时降低了金属板装配的难度，解决了金属板装堆时候的塌腰和扭曲等问题，提升了电堆装配一致性，在提升电堆性能的同时降低了成本。
双极主板和膜电极14均为三元乙丙注胶成型。
双极主板和膜电极14一体化的注胶工艺，包括以下步骤，
步骤1、采集双极主板和膜电极14的三维数据，通过三维软件构建模具模型，导入3D软件，添加基础材料，打印模具；
步骤2、将三元乙丙材料经过高温硫化并注入模具，在模具作用下，在阴极主板16和阳极主板12的密封槽内完成密封胶线的塑形，在胶线未完全固化时，在胶线表面涂上一层底胶；步骤2中，底胶为热熔胶；步骤2中，三元乙丙进行高温硫化时的温度为150-180℃，压力为2-3MPa。
步骤3、再将膜电极14置于阴极主板16和阳极主板12中间，通过模具设计，将膜电极14的碳纸部分隔离，并定型，使得碳纸胶线和膜边框完全粘接；步骤3中，定型条件为100℃下，实现保压3-5分钟。
步骤4、经过冷却固化后，双极主板/膜电极14/密封胶将形成一个整体单电池单元。
阳极板水场密封胶条11、阳极板气场密封胶条13和阴极板气场密封胶条15均通过模具整体注胶形成。
阳极板水场密封胶条11、阳极板气场密封胶条13和阴极板气场密封胶条15的注胶方法为：先在阳极主板12和阴极主板16的气场密封槽内完成密封注胶，在密封胶未完全固化前，分别在阳极板气场密封胶条13和阴极板气场密封胶条15上涂上一层粘接底胶，然后将膜电极14置于阳极主板12和阴极主板16之间，让膜电极14的边框分别与阳极板气场密封胶条13和阴极板气场密封胶条15接触，在100℃高温下保压3-5分钟，使得膜电极14的边框分别与阳极板气场密封胶条13和阴极板气场密封胶条15上的底胶完全融合，在冷却固化后，膜电极14与阳极板气场密封胶条13和阴极板气场密封胶条15将融为一体，且具备一定粘接强度。
流场区2侧面和氢气腔1、空气腔4、水腔3分断处均设置有密封槽结构。
阴极主板16表面设置有阴极第一峰道21和阴极第二峰道；阳极主板12表面设置有阳极第一峰道31和阳极第二峰道32；该低泄漏的一体化单体燃料电池密封结构，当阳极第一峰道31与阴极第一峰道21发生错位时，阳极第二峰道32与阴极第二峰道22必将同时错位，在装配时，阳极第一峰道31将会与阴极第一峰道21和第二峰道中间的峰槽重合，阴极第二峰道22也将与阳极第一峰道31和第二峰道中间的峰槽重合，使得阳极主板12，膜电极14和阴极主板16之间的密封依旧有效，同理，阳极板气场密封胶条13和阴极板气场密封胶条15的三腔分隔处的三峰密封原理也一样，此处不做重复叙述。因此双峰和三峰混合设计的密封结构，在与膜电极14一体化注胶成型的工艺下，大幅度提升了电堆的密封性能。
实施例2
图4为双极板和膜电极14的另一种一体化注胶装配剖面图，上述的双极板由阳极板水场密封胶条11、阳极主板；阳极板气场密封胶条13、阴极板气场密封胶条15和阴极主板构成。阳极板水场密封胶条11、阳极板气场密封胶条13、阴极板气场密封胶条15通过点胶机点胶而成的。
具体实施如下：先在阳极主板和阴极主板的气场密封槽内通过点胶机完成胶线的铺设，要求用于点胶的胶水材料在固化前具备一定的粘性和塑性，使得在胶水垂直时候，胶条形状不会因为重力发生脱落和变形，同时具备常温固化的性能。
因此在胶线固化前，在电极的边框对应的胶线位置涂层粘合剂，后将涂完粘合剂的膜电极14置于在阳极板气场密封胶条13、阴极板气场密封胶条15间，保证膜电极14的边框分别与阳极板气场密封胶条13、阴极板气场密封胶条15接触，然后在常温下完成胶条的固化，在膜电极14和阳极主板的自重下，膜电极14的边框将与阳极板气场密封胶条13、阴极板气场密封胶条15具备很好地粘接强度，同样可以实现双极板与膜电极14的一体化密封。
因为点胶机实现的胶条在膜电极14和阳极主板的自重下会呈现椭圆状，圆形密封是最理想的密封形状，即使胶条发生错位，因为胶条是曲面结构，相互错位的胶条同样具备很大的接触面积，能够实现相互补偿，进而保证密封效果。
与图2类似，阳极板水场密封胶条11在完成上述的膜电极14，阳极主板和阴极主板一体化点胶密封后，将在阳极主板或者阴极主板的水场密封槽内完成水场点胶与固化，装配方式和效果与实施例致，双极板与膜电极14的一体化密封提高了装配个体的整体刚度，从而金属板因为刚性差而带来的装配塌腰，扭曲，错位等问题。提高了装堆效率和电堆的一致性。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”“一些实施例”“实施例”“示例”“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种低泄漏的一体化单体燃料电池密封结构，包括：双极板和膜电极，其特征在于，
所述膜电极，包括质子交换膜、碳纸和催化层，所述质子交换膜侧面还设置有膜边框，所述膜边框与所述双极板能够密封贴合；
所述双极板，包括阳极板水场密封胶条、阳极主板、阳极板气场密封胶条、阴极板气场密封胶条和阴极主板；所述阳极板水场密封胶条、阳极板气场密封胶条和阴极板气场密封胶条中密封胶条均包括氢气腔、流场区、水腔和空气腔；
所述阴极主板表面设置有阴极第一峰道和阴极第二峰道；所述阳极主板表面设置有阳极第一峰道和阳极第二峰道；
所述双极板与所述膜电极为一体化为注胶装配。
2.根据权利要求1所述的一种低泄漏的一体化单体燃料电池密封结构，其特征在于：所述阳极板水场密封胶条、阳极板气场密封胶条和阴极板气场密封胶条中密封胶条均采用一半矩形作为底部支撑，另一半梯形多峰结构的结构模式。
3.根据权利要求2所述的一种低泄漏的一体化单体燃料电池密封结构，其特征在于：所述多峰结构为所述流场区侧面设置为双峰道，所述氢气腔、所述水腔、所述空气腔与所述流场区隔断处设置为三峰道。
4.根据权利要求1所述的一种低泄漏的一体化单体燃料电池密封结构，其特征在于：所述双极板和所述膜电极均为三元乙丙注胶成型。
5.根据权利要求1所述的一种低泄漏的一体化单体燃料电池密封结构，其特征在于：所述双极板和所述膜电极一体化的注胶工艺，包括以下步骤，
步骤1、采集双极板和膜电极的三维数据，通过三维软件构建模具模型，导入3D软件，添加基础材料，打印模具；
步骤2、将三元乙丙材料经过高温硫化并注入模具，在模具作用下，在阴极板和阳极板的密封槽内完成密封胶线的塑形，在胶线未完全固化时，在胶线表面涂上一层底胶；
步骤3、再将膜电极置于阴极板和阳极板中间，通过模具设计，将膜电极的碳纸部分隔离，并定型，使得碳纸胶线和膜边框完全粘接；
步骤4、经过冷却固化后，双极板/膜电极/密封胶将形成一个整体单电池单元。
6.根据权利要求5所述的一种低泄漏的一体化单体燃料电池密封结构，其特征在于：步骤3中，定型条件为100℃下，实现保压3-5分钟。
7.根据权利要求5所述的一种低泄漏的一体化单体燃料电池密封结构，其特征在于：步骤2中，所述底胶为热熔胶。
8.根据权利要求1所述的一种低泄漏的一体化单体燃料电池密封结构，其特征在于：所述阳极板水场密封胶条、阳极板气场密封胶条和阴极板气场密封胶条均通过模具整体注胶形成。
9.根据权利要求1所述的一种低泄漏的一体化单体燃料电池密封结构，其特征在于：所述流场区侧面和所述氢气腔、空气腔、所述水腔分断处均设置有密封槽结构。
10.根据权利要求5所述的一种低泄漏的一体化单体燃料电池密封结构，其特征在于：步骤2中，所述三元乙丙进行高温硫化时的温度为150-180℃，压力为2-3MPa。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112310433A (zh) * | 2020-11-27 | 2021-02-02 | 航天氢能(上海)科技有限公司 | 一种燃料电池的密封结构及燃料电池电堆的装配方法 |
| CN112490466A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-03-12 | 上海氢晨新能源科技有限公司 | 一种新型多峰型燃料电池密封结构 |
| CN114639839A (zh) * | 2022-03-22 | 2022-06-17 | 上海骥翀氢能科技有限公司 | 一种金属双极板密封及冷却剂通道结构 |
| CN114824354A (zh) * | 2022-05-27 | 2022-07-29 | 上海电气集团股份有限公司 | 燃料电池单电池的制备方法 |
| CN217405476U (zh) * | 2022-05-19 | 2022-09-09 | 杭州百银新能源科技有限公司 | 一种燃料电池用自密封结构密封圈 |
| CN115881999A (zh) * | 2021-09-28 | 2023-03-31 | 未势能源科技有限公司 | 单电池制造方法及电堆制造方法 |
-
2023
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112310433A (zh) * | 2020-11-27 | 2021-02-02 | 航天氢能(上海)科技有限公司 | 一种燃料电池的密封结构及燃料电池电堆的装配方法 |
| CN112490466A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-03-12 | 上海氢晨新能源科技有限公司 | 一种新型多峰型燃料电池密封结构 |
| CN115881999A (zh) * | 2021-09-28 | 2023-03-31 | 未势能源科技有限公司 | 单电池制造方法及电堆制造方法 |
| CN114639839A (zh) * | 2022-03-22 | 2022-06-17 | 上海骥翀氢能科技有限公司 | 一种金属双极板密封及冷却剂通道结构 |
| CN217405476U (zh) * | 2022-05-19 | 2022-09-09 | 杭州百银新能源科技有限公司 | 一种燃料电池用自密封结构密封圈 |
| CN114824354A (zh) * | 2022-05-27 | 2022-07-29 | 上海电气集团股份有限公司 | 燃料电池单电池的制备方法 |
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