CN209487616U - 燃料电池电堆密封结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供燃料电池电堆密封结构，分布在交叉排布的双极板和单电池之间，其特征在于，包括设置交叉排布双极板与单电池之间的密封圈以及双极板上设置有与密封圈相匹配的密封槽。本实用新型的目的在于提供燃料电池电堆密封结构，通过改变双极板的结构和密封圈的结构来提高电堆的密封性，解决由于平面直接密封不能实现电堆大规模机械化，自动化的问题，为电堆输出性能提高和大规模应用应用提供解决方案。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃料电池领域，具体涉及到燃料电池电堆密封结构。
背景技术
燃料电池是由发电单元，供氧单元，供氢单元，辅助单元，控制单元，输出单元组成，其中发电单元主要是由电堆组成的，电堆是燃料电池的核心部件，其性能好坏直接影响燃料电池的发电性能。电堆是由单电池（MEA）和双极板交叉叠加组成电堆，双极板与MEA之间通过密封圈密封。密封性能好坏对燃料电池电堆的性能影响非常大。对于高温燃料电池来说，当燃料电池启动时需要先给电堆预热待其达到反应温度方可通入氢气进行发电。此时对燃料电池电堆的密封性要求更高。密封不好的话不仅影响电堆的输出性能，泄漏的高温氢气和氧气（高温空气）还会影响其它部件的使用环境，严重的还会造成爆炸，影响人生安全。
燃料电池电堆密封多采用平面直接密封的方式进行密封，这种密封式结构简单，加工方便，但存在一下突出问题。
1）、对电堆性能指标的追求，所以密封圈不能做的太厚，密封圈的压缩量较小不能局部密封边界不能被完全填充，密封效果差；
2）、较薄的密封圈不能很好地固定在双极板上，造成电堆组堆过程中不能实现机械化自动化，只能通过人工组堆，造成电堆性能一致性较差；
3）、这种平面密封方式，对双极板的平整度要求较高，否则密封达不到理想的效果。
实用新型内容
（一）要解决的技术问题
鉴于以上所述，本实用新型的目的在于提供燃料电池电堆密封结构，通过改变双极板的结构和密封圈的结构来提高电堆的密封性，解决由于平面直接密封不能实现电堆大规模机械化，自动化的问题，为电堆输出性能提高和大规模应用应用提供解决方案。
（二）技术方案
为解决所述技术问题，本实用新型提供燃料电池电堆密封结构，分布在交叉排布的双极板和单电池之间，包括设置交叉排布双极板与单电池之间的密封圈以及双极板上设置有与密封圈相匹配的密封槽。
本技术方案优选地，所述双极板上的密封槽采用沟槽，即在双极板上流道四周与双极板平面边缘之间设置有沟槽。
本技术方案优选地，所述沟槽横截面采用三角形、方型、菱形、梯形、弧型中的一种及多种组合，且密封圈的横截面形状与构槽形状相互匹配。
本技术方案优选地，所述双极板上的密封槽采用平槽，即在双极板上流道的四周设置平槽，且延展至双极板平面端部。
本技术方案优选地，所述平槽中连接角采用圆角或弧形过渡，且密封圈的横截面形状与构槽形状相互匹配。
本技术方案优选地，所述沟槽与密封圈之间采用过盈连接。
本技术方案优选地，所述密封圈与单电池接触面采用非平面设计。
本技术方案优选地，所述密封圈与单电池接触面采用网格状设计。
本技术方案优选地，所述密封圈的厚度控制在0.6-1.0mm。
（三）有益效果
本技术方案从密封圈好和双极板两方面出发来提高了电堆的密封性能和实现了电堆的规模化、自动化生产的可能性。
首先通过对比双极板的发现，之前双极板密封面是和流道齐平的平面（具体结构见说明书附图1）然后加上密封圈进行密封，这种形式造成了密封圈在双极板上很难固定，装配起来比较困难。对电堆性能的追求，造成密封圈不能太厚（一般0.5 mm左右），这又增加了电堆组堆的难度。为此本技术方案采用在双极板上设置密封槽，即沟槽或平槽两种形式，不仅可以预先将加厚的密封圈固定在双极板上，使得双极板和密封圈一体化，还可以通过自动化设备对双极板进行抓取进行组堆工作了。
其次，目前的电堆密封圈常采用平面的，这样的密封圈对双极板的平面度要求很高，如有平面度不好或粗糙大的双极板，密封效果就不太好，并且很难发现泄漏处。经过对比分析将密封圈一面做成平面与平槽或沟槽配合，一面做成非平面设计（如网格状）与单电池相配合。这样即使双极板的平面度不好，也可以通过密封圈上的网格进行密封 ，通过网格可以提高密封圈的压缩量，提供密封圈与单电池接触面，提高密封效果。
附图说明
图1为之前双极板密封面的结构示意图；
图2为本实用新型提供的实施例1的双极板的结构示意图；
图3为本实用新型提供的实施例2的双极板的结构示意图；
图4为本实用新型提供的密封圈与单电池接触面的结构示意图；
图5为本实用新型提供的沟槽配合密封圈的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
图1揭示了燃料电池电堆密封结构分布在交叉排布的双极板1和单电池（图中未示）之间，之前的密封结构采用密封圈2密封双极板1和单电池，且双极板1上采用平面设计。
图2和图3揭示了本申请中燃料电池电堆密封结构包括设置交叉排布双极板1与单电池之间的密封圈以及双极板1上设置有与密封圈2相匹配的密封槽3。
实施例1中燃料电池电堆密封结构包括设置交叉排布双极板1与单电池之间的密封圈3以及双极板1上设置有与密封圈2相匹配的密封槽3。其中双极板上的密封槽3采用沟槽31，即在双极板上流道11四周与双极板平面边缘之间设置有沟槽31。
而沟槽横截面可采用三角形、方型、菱形、梯形、弧型中的一种及多种组合，且密封圈的横截面形状与构槽形状相互匹配。
如图5所示，沟槽可采用底部三角形，上部采用方型或梯形或菱形，此种结构对应的密封圈结构固定更加牢固，实现工厂化操作。沟槽也可采用底部弧形或者半圆形，上部采用梯形或方形，此种结构对应的密封圈结构更加容易安装，适合自动化装配。
实施例2中所述双极板1上的密封槽3采用平槽32，即在双极板1上流道11的四周设置平槽32，且延展至双极板平面端部。所述平槽中连接角采用圆角或弧形过渡，且密封圈的横截面形状与构槽形状相互匹配。
同时所述沟槽3与密封圈2之间采用过盈连接，即沟槽的尺寸微小于密封圈尺寸，由于密封圈具备一定的弹性，过盈装配固定更加牢固。
如图3所示，所述密封圈2与单电池接触面采用非平面设计，其优选地采用网格状21设计或者凹凸状设计或者条纹状设计。
其中密封圈突出于密封槽，其非平面设计（如网格状21、凹凸状、条纹状）在密封槽之外。
同时所述密封圈的厚度控制在0.6-1.0mm，可采用0.6、0.8、1.0mm尺寸。相对于原有的厚度不超过0,5mm的尺寸而言，增加厚度可提高了密封圈的弹性，密封效果大大增强。
最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.燃料电池电堆密封结构，分布在交叉排布的双极板和单电池之间，其特征在于，包括设置交叉排布双极板与单电池之间的密封圈以及双极板上设置有与密封圈相匹配的密封槽。
2.根据权利要求1所述的燃料电池电堆密封结构，其特征在于，所述双极板上的密封槽采用沟槽，即在双极板上流道四周与双极板平面边缘之间设置有沟槽。
3.根据权利要求2所述的燃料电池电堆密封结构，其特征在于，所述沟槽横截面采用三角形、方型、菱形、梯形、弧型中的一种及多种组合，且密封圈的横截面形状与构槽形状相互匹配。
4.根据权利要求1所述的燃料电池电堆密封结构，其特征在于，所述双极板上的密封槽采用平槽，即在双极板上流道的四周设置平槽，且延展至双极板平面端部。
5.根据权利要求4所述的燃料电池电堆密封结构，其特征在于，所述平槽中连接角采用圆角或弧形过渡，且密封圈的横截面形状与构槽形状相互匹配。
6.根据权利要求2或3任意一项所述的燃料电池电堆密封结构，其特征在于，所述沟槽与密封圈之间采用过盈连接。
7.根据权利要求6所述的燃料电池电堆密封结构，其特征在于，所述密封圈与单电池接触面采用非平面设计。
8.根据权利要求7所述的燃料电池电堆密封结构，其特征在于，所述密封圈与单电池接触面采用网格状设计。
9.根据权利要求7所述的燃料电池电堆密封结构，其特征在于，所述密封圈的厚度控制在0.4-0.8mm。
10.一种燃料电池，其特征在于，其中该燃料电池包括电堆，所述电堆中采用根据权利要求8所述的燃料电池电堆密封结构。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201920063063.XU CN209487616U (zh) | 2019-01-15 | 2019-01-15 | 燃料电池电堆密封结构 |
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| CN209487616U true CN209487616U (zh) | 2019-10-11 |
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| CN201920063063.XU Active CN209487616U (zh) | 2019-01-15 | 2019-01-15 | 燃料电池电堆密封结构 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113675426A (zh) * | 2021-07-06 | 2021-11-19 | 新源动力股份有限公司 | 一种用于燃料电池模块的组合密封结构 |
| CN114628723A (zh) * | 2020-12-14 | 2022-06-14 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种燃料电池电堆的密封结构 |
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- 2019-01-15 CN CN201920063063.XU patent/CN209487616U/zh active Active
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