CN201117728Y - 一种质子交换膜燃料电池堆复合端板 - Google Patents

一种质子交换膜燃料电池堆复合端板 Download PDF

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侯中军
明平文
徐洪峰
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Abstract

一种质子交换膜燃料电池堆复合端板，由外板和内板组成，内板是一块周边开有圆孔，前后两端设有流体进出口通道凸台，中间设有若干个定位凸台的板，板的每两个凸台之间开由若干螺钉孔，流体进出口通道凸台上分别开有反应气进出口和冷却剂进出口，内板的反应气进出口和冷却剂进出口与电池堆内的各个相应的接口连接，凸台上的各个进出口与外部管线连接，外板是一个槽型的壳板，内板置于外板的槽内，外板的底面平板的与内板上开有圆孔的对应位置开有螺钉孔，与内板上设有凸台的对应位置开有凸台伸出孔，内板的凸台由凸台伸出口伸出，凸台的顶平面与外板面平齐，内外板之间通过螺钉和粘接剂联成一体。

Description

一种质子交换膜燃料电池堆复合端板
技术领域
本实用新型涉及质子交换膜燃料电池，尤其涉及质子交换膜燃料电池端板。
背景技术
质子交换膜燃料电池是一种发电装置，它具有能量转换效率高，污染物排放少的显著优点。
一般的质子交换膜燃料电池是由阴极、阳极和阴极与阳极间的电解质膜(MEA膜电极)组成。在阴、阳极两侧设有流场，当燃料和氧化剂通过流场持续不断地供应到阴、阳极侧时，燃料电池就产生了电能。为使燃料电池发出电能的电压达到实用目的，需将若干节的电池组装成电池堆。在每节电池的极间安有导电的隔板(双极板)。
目前，燃料电池堆一般由数拾节至上百节组成。为使燃料电池堆正常发电，各节电池间必须有良好的接触，因此当若干节燃料电池组装成燃料电池堆时，必须通过端板和紧固螺栓对各节电池施加压力，以保证各节间的接触良好。
燃料电池堆工作时，燃料、氧化剂、冷却水及电化学反应的产物(水)和废气要通过端板上的相应孔道导入或导出燃料电池堆。由于燃料电池堆工作时，在燃料电池堆附近存在电场，因此端板要具有耐电化学腐蚀的性能。
基于上述需求，端板要具有一定的刚度和强度，以保证在压紧电池时，本身不变形，保证在整个平面上，相邻的电极、双极板及流场都能有良好的接触。同样，端板还要耐强电场下的电化学腐蚀，以确保在燃料电池工作时，除燃料和氧化剂外，无其它物质进入燃料电池，造成膜电极被污染。
现有技术的质子交换膜燃料电池的端板通常采用同一种金属或非金属材料制作。金属材料通常采用不锈钢或铝合金，非金属材料通常采用玻璃布层压板或工程塑料。现有技术的不足是：采用铝合金材料制作质子交换膜燃料电池端板，其重量轻，厚度小，但不耐电化学腐蚀；采用不锈钢材料制作质子交换膜燃料电池端板，耐电化学腐蚀性比采用铝合金好，但重量重。采用玻璃布层压板或工程塑料制成的质子交换膜燃料电池端板，耐电化学腐蚀，但厚度大。
发明内容
为克服现有技术的不足，本实用新型的目的是设计一种质子交换膜燃料电池堆复合端板，使之同时具有金属材料端板和非金属材料端板的优点，用于将燃料电池中的双极板和MEA夹持到一起并保持一定的接触压力，以保证燃料电池堆正常工作。本实用新型的技术解决方案是：一种质子交换膜燃料电池堆复合端板，由金属材料制成的外板和绝缘材料制成的内板组成，内板与导流板邻接，其结构在于：所述的绝缘材料制成的内板是一块周边开有圆孔，一面为平面，另一面的前后两端设有两个流体进出口通道凸台，在两个流体进出口通道凸台中间设有若干个定位凸台的板，板的每两个凸台之间开由若干螺钉孔，流体进出口通道凸台上分别开有反应气进出口和冷却剂进出口，内板与集流板邻接的平面上的反应气进出口和冷却剂进出口与电池堆内的各个相应的接口连接，凸台上的各个进出口与外部管线连接，所述的金属材料制成的外板是一个槽型
Figure Y20072001359900041
，内板置于外板的槽内，外板
Figure Y20072001359900042
面平板的与内板上开有圆孔的对应位置开有螺钉孔，与内板上设有凸台的对应位置开有凸台伸出孔，内板的凸台由凸台伸出口伸出，凸台的顶平面与外板面平齐，内外板之间通过螺钉和粘接剂联成一体，内、外板共同承受质子交换膜燃料电池堆的夹紧力。
本实用新型的质子交换膜燃料电池堆复合端板，其结构在于所述的内板由工程塑料制成，所述的外板由铝合金或钛合金制成。
本实用新型的优点是：
1、由于采用内、外板组合的复合端板，使本实用新型的端板集单一金属材料的端板和单一工程塑料的端板的优点于一体，与同样厚度的由不锈钢材料制成的端板相比，其强度接近，但耐腐蚀性优于不锈钢端板，重量比不锈钢材料制成的端板轻。与同样强度的由非金属材料制成的端板相比其厚度小，重量与非金属材料制成的端板接近或相同。
2、所有同燃料、氧化剂、冷却水及尾气接触的部分均在工程塑料制成的内板上，与外板不接触，较好的解决了端板电化学腐蚀的问题。
3、内板采取平板上设有凸台，外板设计成槽型的结构形式，可以较好的保证端板的机械强度，保证端板对电池堆的膜电极、双极板和导流板的挟紧力。
4、采用此种端板组装的燃料电池堆具有重量轻、几何尺寸小、耐腐蚀的特点。
附图说明
本实用新型有附图5幅，其中：
图1是质子交换膜燃料电池堆的结构简图。
图2是本实用新型的复合端板的结构示意图。
图3是本实用新型的复合端板的装配示意图。
图4是本实用新型的复合端板在连接螺钉处的剖面示意图。
图5是本实用新型的复合端板在流体进出口处的剖面示意图。
附图中，1、端板  2、螺栓  3、燃料电池  4、螺帽  5、螺钉  6、内板  7、外板。
具体实施方式
附图2～附图5给出的实施例，外板采用铝合金制作，内板采用工程塑料制作，用螺钉加粘接的方法将内、外板组合成复合端板。内板前后两端设有两个流体进出口通道凸台，在两个流体进出口通道凸台中间设有三个定位凸台，板的每两个凸台之间开由三个螺钉孔，流体进出口通道凸台上分别开有反应气进出口和冷却剂进出口，与导流板邻接的反应气进出口和冷却剂进出口与电池堆内的各个相应的接口连接，凸台上的各个进出口与外部管线连接。外板采用铝合金制作，厚度同不锈钢制作的端板厚度相近，但重量轻。外板呈槽型，内板置于外板的槽型壳的槽内，外板的底面平板的与内板上开有圆孔的对应位置开有螺钉孔，与内板上设有凸台的对应位置开有凸台伸出孔，内板的凸台由凸台伸出口伸出，凸台的顶平面与外板面平齐，内外板之间相互接触处，通过螺钉和粘接剂联接，使内外板成为一体，这样，内、外板共同承受质子交换膜燃料电池堆的夹紧力。而所有同燃料、氧化剂、冷却水及尾气接触的部分均在工程塑料制成的内板上，彻底解决了端板电化学腐蚀的问题。
装配前先将螺钉5、内板6及外板7清洗干净，去除表面油污，然后在内、外板相接触的表面上涂粘接剂，最后将螺钉5穿入外板上的孔，拧入内板上的螺孔并拧紧，将两者连接成一体。

Claims (2)

1. 一种质子交换膜燃料电池堆复合端板，由金属材料制成的外板和绝缘材料制成的内板组成，内板与导流板邻接。其特征在于：所述的绝缘材料制成的内板是一块周边开有圆孔，一面为平面，另一面的前后两端设有两个流体进出口通道凸台，在两个流体进出口通道凸台中间设有若干个定位凸台的板，板的每两个凸台之间开由若干螺钉孔，流体进出口通道凸台上分别开有反应气进出口和冷却剂进出口，内板与集流板邻接的平面上反应气进出口和冷却剂进出口与电池堆内的各个相应的接口连接，凸台上的各个进出口与外部管线连接，所述的金属材料制成的外板是一个槽型的壳板，内板置于外板的槽内，外板的底面平板的与内板上开有圆孔的对应位置开有螺钉孔，与内板上设有凸台的对应位置开有凸台伸出孔，内板的凸台由凸台伸出口伸出，凸台的顶平面与外板面平齐，内外板之间通过螺钉和粘接剂联成一体，内、外板共同承受质子交换膜燃料电池堆的夹紧力。
2. 根据权利要求1的质子交换膜燃料电池堆复合端板，其特征在于所述的内板由工程塑料制成，所述的外板由铝合金或钛合金制成。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105932318A (zh) * 2016-06-08 2016-09-07 北京氢璞创能科技有限公司 一种电堆封装结构
CN107112556A (zh) * 2014-12-29 2017-08-29 可持续创新公司 用于电化学电池堆的中间模块
CN111613805A (zh) * 2020-06-30 2020-09-01 上海捷氢科技有限公司 一种燃料电池电堆用镶嵌式绝缘板及其制作方法
CN112331880A (zh) * 2020-12-31 2021-02-05 武汉中极氢能产业创新中心有限公司 燃料电池的盲端端板和燃料电池

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