CN216850005U - 单层双极板密封结构及电堆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种单层双极板密封结构及电堆，涉及燃料电池的技术领域。单层双极板密封结构包括单层双极板和两个密封圈；两个密封圈分别设置在单层双极板的上下两侧；密封圈上设置有与单层双极板的凹凸结构对应的凹凸部。电堆包括膜电极和所述单层双极板密封结构；单层双极板密封结构与膜电极交替设置在一起。达到了单层双极板密封性好的技术效果。

Description

单层双极板密封结构及电堆

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体而言，涉及单层双极板密封结构及电堆。

背景技术

现有燃料电池双极板采用“一板两极三场”结构，即阴极板与阳极板各自成型，然后通过粘接或焊接方式将两块板连接，阴极板与阳极板拼合后，外侧分别是空气流场和氢气流场，内部形成冷却液流场。由于阴极板与阳极板是各自成型后再进行拼合，故两层双极板密封可采用传统的相对独立的密封槽结构。

为提高燃料电池体积功率密度，对能够满足冷却量要求的燃料电池可采用“两单元一冷却”的模式。在“两单元一冷却”结构的燃料电池中，部分双极板采用单层结构。单层双极板舍弃了冷却液流场，使用一块板在两侧分别成型氢气流场与空气流场。在单层双极板设计时，需考虑两面的关联性，即一面凹陷，必然对应另一面凸起，此时在双极板两侧无法形成两面均凹陷密封槽结构。导致燃料电池密封可靠性降低，增加危险出现的几率。

因此，提供一种提高单层双极板密封性的单层双极板密封结构及电堆成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种单层双极板密封结构及电堆，以提高“两单元一冷却”结构的燃料电池堆的密封可靠性。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种单层双极板密封结构，包括单层双极板和两个密封圈；

两个所述密封圈分别设置在所述单层双极板的上下两侧；

所述密封圈上设置有与所述单层双极板的凹凸结构对应的凹凸部。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述两个所述密封圈分别为第一密封圈和第二密封圈；

所述第一密封圈和所述第二密封圈分别设置在所述单层双极板的上下两侧。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述第一密封圈和所述第二密封圈两者均呈“L”型。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述第一密封圈呈“凸”字型，所述第二密封圈呈“凹”字型。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的一种可能的实施方式，其中，上述密封圈采用橡胶密封圈。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种电堆，包括膜电极和所述单层双极板密封结构；

所述单层双极板密封结构与所述膜电极交替设置在一起。

结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的一种可能的实施方式，其中，上述所述膜电极包括质子交换膜、气体扩散层和催化层；

所述气体扩散层、催化层和所述质子交换膜依次设置连接，且所述气体扩散层能够与所述单层双极板连接。

结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的一种可能的实施方式，其中，上述单层双极板上设置有空气流道和氢气流道；

所述氢气流道和所述空气流道交替设置在所述单层双极板上。

有益效果：

本实用新型实施例提供了一种单层双极板密封结构，包括单层双极板和两个密封圈；两个密封圈分别设置在单层双极板的上下两侧；密封圈上设置有与单层双极板的凹凸结构对应的凹凸部。

具体的，通过在密封圈上设置有与单层双极板的凹凸结构对应的凹凸部，能够解决单层双极板密封问题，而且保持密封面积不变，使两层双极板密封圈与单层双极板密封圈产生相同应力及应变。

本实用新型实施例提供了一种电堆，包括膜电极和所述单层双极板密封结构；单层双极板密封结构与膜电极交替设置在一起。双极板与现有技术相比具有上述的优势，此处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中两层双极板的密封结构；

图2为本实用新型实施例提供的单层双极板密封结构的第一种实施方式的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的单层双极板密封结构的第二种实施方式的结构示意图。

图标：

110-单层双极板；111-密封圈；112-空气流道；113-氢气流道；120-质子交换膜；121-气体扩散层；122-催化层。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，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。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面通过具体的实施例并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

参见图3所示，本实施例提供了一种单层双极板密封结构，包括单层双极板110和两个密封圈111；两个密封圈111分别设置在单层双极板110的上下两侧；密封圈111上设置有与单层双极板110的凹凸结构对应的凹凸部。

具体的，通过在密封圈111上设置有与单层双极板110的凹凸结构对应的凹凸部，能够解决单层双极板110密封问题，而且保持密封面积不变，使得单层双极板的密封圈111的密封面积与两层双极板的密封圈的密封面积相等，以使密封圈111与两层双极板密封圈产生相同应力及应变。

具体的，单层双极板110密封结构呈“几”字型，其凹凸结构与密封圈111相匹配，从而使得密封圈111能够嵌设在单层双极板110上。

需要指出的是，单层双极板110的密封处的正投影的平面面积之和与密封圈111的密封面积一致。

参见图2和图3所示，本实施例的可选方案中，两个密封圈111分别为第一密封圈111和第二密封圈111；第一密封圈111和第二密封圈111分别设置在单层双极板110的上下两侧。

参见图2和图3所示，本实施例的可选方案中，第一密封圈111和第二密封圈111两者均呈“L”型。

具体的，可以将第一密封圈111和第二密封圈111两者设置成L型，且第一密封圈111和第二密封圈111两者的竖边形成凹凸部，从而使得第一密封圈111和第二密封圈111两者能够与单层双极板110配合，并且当第一密封圈111和第二密封圈111两者设置在单层双极板110上后，通过这样的设置，保证单层双极板的密封性。

参见图2和图3所示，本实施例的可选方案中，第一密封圈111呈“凸”字型，第二密封圈111呈“凹”字型。

具体的，可以将第一密封圈111设置成凸字型，将第二密封圈111设置成凹字型。

参见图2所示，本实施例的可选方案中，密封圈111采用橡胶密封圈111。

具体的，密封圈111可以采用橡胶密封圈111，例如可以采用硅橡胶、氟橡胶、丁腈橡胶、三元乙丙橡胶，氟硅橡胶等橡胶材料，另外，本领域技术人员可以采用其他材质制成的密封圈111，在此不再进行赘述。

需要指出的是，采用本实施例提供过的单层双极板密封结构可有效解决单层双极板110的密封问题。在现有技术中，单层双极板110不能形成两面都凹陷的密封槽，因此无法使用传统密封结构。而采用本实施例提供过的单层双极板密封结构，采用具有凹凸部的密封圈111，使得密封圈111嵌设在单层双极板110上，可有效解决单层双极板110密封问题。

参见图2所示，本实施例提供了一种电堆，包括膜电极和所述单层双极板密封结构；单层双极板密封结构与膜电极交替设置在一起。

其中，根据实际电堆性能，单层双极板密封结构与膜电极的数量可以是多个，多个单层双极板密封结构与膜电极交替叠放在一起，从而形成电堆。

参见图2所示，本实施例的可选方案中，膜电极包括质子交换膜120、气体扩散层121和催化层122；气体扩散层121、催化层122和质子交换膜120依次设置连接，且气体扩散层121能够与单层双极板110连接。

需要指出的是，在单层双极板装配前，密封圈111的两低平面与双极板之间留有一定缝隙，使得两平面在压缩后具有相同的位移量，使密封圈111的整体应变保持一致。

参见图2所示，本实施例的可选方案中，单层双极板110上设置有空气流道112和氢气流道113；氢气流道113和空气流道112交替设置在单层双极板110上。

另外，采用本实施例提供过的单层双极板密封结构可使单层双极板110与两层双极板的密封面积保持一致，使密封圈111与两层双极板密封圈产生相同应力及应变。

而且，本实施例提供过的单层双极板密封结构与单层双极板110结构有良好的匹配性，有效避免密封圈111滑移问题，提高了密封的可靠性。

另外，本领域技术人员可以将现有技术中的双层双极板结构(如图1所示)与本实施例提供的单层双极板密封结构(如图2或图3所示)共同使用，即，一层或多层双层双极板结构，然后再一层或多层双层双极板结构上设置一层或多层单层双极板密封结构，依次类推叠加设置，其中双极板上设置膜电极。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种单层双极板密封结构，其特征在于，包括：单层双极板(110)和两个密封圈(111)；

两个所述密封圈(111)分别设置在所述单层双极板(110)的上下两侧；

所述密封圈(111)上设置有与所述单层双极板(110)的凹凸结构对应的凹凸部。

2.根据权利要求1所述的单层双极板密封结构，其特征在于，两个所述密封圈(111)分别为第一密封圈(111)和第二密封圈(111)；

所述第一密封圈(111)和所述第二密封圈(111)分别设置在所述单层双极板(110)的上下两侧。

3.根据权利要求2所述的单层双极板密封结构，其特征在于，所述第一密封圈(111)和所述第二密封圈(111)两者均呈“L”型。

4.根据权利要求2所述的单层双极板密封结构，其特征在于，所述第一密封圈(111)呈“凸”字型，所述第二密封圈(111)呈“凹”字型。

5.根据权利要求1-4任一项所述的单层双极板密封结构，其特征在于，所述密封圈(111)采用橡胶密封圈(111)。

6.一种电堆，其特征在于，包括膜电极和权利要求1-5任一项所述的单层双极板密封结构；

所述单层双极板密封结构与所述膜电极交替设置在一起。

7.根据权利要求6所述的电堆，其特征在于，所述膜电极包括质子交换膜(120)、气体扩散层(121)和催化层(122)；

所述气体扩散层(121)、催化层(122)和所述质子交换膜(120)依次设置连接，且所述气体扩散层(121)能够与所述单层双极板(110)连接。

8.根据权利要求6或7所述的电堆，其特征在于，所述单层双极板(110)上设置有空气流道(112)和氢气流道(113)；

所述氢气流道(113)和所述空气流道(112)交替设置在所述单层双极板(110)上。

Images