CN220382133U - 胶线的分离密封和油气分离结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种胶线的分离密封和油气分离结构，涉及燃料电池技术领域，包括双极板、质子交换膜、密封线；本实用新型针对高温质子交换膜燃料电池电堆的密封结构通过密封线的使用，在空间上分离冷却剂与阴阳极的氢氧气体的流动路径，从而分别针对两者的温度、压力特性解决密封问题，双极板在膜电极的边框缺口处局部设置绝缘层有效的加强了膜电极与冷却剂的隔离，从而实现兼顾高温质子交换膜燃料电池密封材料成本和寿命、可靠性的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体为一种胶线的分离密封和油气分离结构。
背景技术
高温质子交换膜燃料电池在克服燃料复杂成分方面发挥了越来越显著的作用，可以使用甲醇、氨气、有机液体储氢等作为原料；作为电力系统的配套设施，应用于储能、分布式电站、移动充电桩、动力电源等方面，具有显著的节能环保，和燃料保障性方面的优势。高温质子交换膜燃料电池电堆作为核心部件，在寿命、可靠性等方面的需求不断提升。高温运行的燃料电池体系，密封方案和密封材料使用的环境和传统的燃料电池有较大的不同。需要开展材料成本和密封可靠性和寿命之间的优化。
申请号为CN201310377513X的双极板、燃料电池和燃料电池堆提供的就是一种双极板和膜电极组成的燃料电池电堆，但是在双极板和膜电极之间没有独立的密封线，不能保证液态冷却液、氢气、空气、氧气与膜电极之间的密封隔离的问题，从而影响电池电堆的寿命及可靠性。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种胶线的分离密封和油气分离结构，以解决上述背景技术中提出的现有的燃料电池堆中的双极板和膜电极之间没有独立的密封线，不能保证液态冷却液、氢气、空气、氧气与膜电极之间的密封隔离的问题，从而影响电池电堆的寿命及可靠性的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种胶线的分离密封和油气分离结构，包括在高温质子交换膜燃料电池电堆内设置的多组双极板和质子交换膜，每组均包括左侧的双极板和右侧的质子交换膜，并且相邻的两组双极板和质子交换膜之间设置有密封线；所述双极板包括双极板基板、阳极板、阴极板、多个双极板通孔；所述质子交换膜包括膜电极、膜电极边框、膜电极通孔、边框缺口。
优选的，所述双极板基板的前后两侧面中间处分别设置有阳极板和阴极板，并且在上下两端在所述阳极板和阴极板的外侧分别设置有三个双极板通孔，三个双极板通孔中两侧的两个为规格相同的矩形通孔、中间的为规格小于两侧的矩形通孔。
优选的，所述膜电极的规格与所述阳极板或阴极板的尺寸相同，所述膜电极的外侧设置有膜电极边框，所述膜电极边框的上下两端分别设置有两个膜电极通孔，两膜电极通孔的位置与规格与所述双极板通孔中的两侧的矩形通孔相同；所述膜电极边框的上下两端在两膜电极通孔的中间处设置有边框缺口，同时所述双极板在所述边框缺口处设置有绝缘层。
优选的，所述密封线包中间处的环绕所述膜电极设置的膜电极密封线、环绕所述膜电极通孔设置的通孔密封线、在所述边框缺口处环绕所述双极板通孔中间通孔的设置有中间通孔密封线。
优选的，所述中间通孔密封线的边缘不和燃料电池电堆的阴极或者阳极的气体相接触，所述中间通孔密封线的四周联通大气，同样所述中间通孔密封线的边缘不和燃料电池的膜电极相接触。
优选的，所述双极板为石墨复合板或金属板或纯石墨板，可长期耐受燃料电池一百摄氏度以上的工作温度。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型针对高温质子交换膜燃料电池电堆的密封结构通过密封线的使用，在空间上分离冷却剂与阴阳极的氢氧气体的流动路径，从而分别针对两者的温度、压力特性解决密封问题，双极板在膜电极的边框缺口处局部设置绝缘层有效的加强了膜电极与冷却剂的隔离，从而实现兼顾高温质子交换膜燃料电池密封材料成本和寿命、可靠性的目的。
附图说明
图1为主视图；
图2为左视图；
图3为双极板主视图；
图4为双极板后视图；
图5为质子交换膜主视图；
图6为密封线示意图；
图中：双极板-1，双极板基板-11，阳极板-12，阴极板-13，双极板通孔-14，质子交换膜-2，膜电极-21，膜电极边框-22，膜电极通孔-23，边框缺口-24，密封线-3，膜电极密封线-31，通孔密封线-32，中间通孔密封线-33。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
请参考图1-6，图1为主视图；图2为左视图；图3为双极板主视图；图4为双极板后视图；图5为质子交换膜主视图；图6为密封线示意图。
本实用新型提供一种胶线的分离密封和油气分离结构，用于针对高温质子交换膜燃料电池电堆的通过空间上分离冷却剂与阴阳极的氢氧气体的流动路径，从而分别针对两者的温度、压力特性解决密封问题；在高温质子交换膜燃料电池电堆内设置有多组双极板1和质子交换膜2，每组均包括左侧的双极板1和右侧的质子交换膜2，并且相邻的两组双极板1和质子交换膜2之间设置有密封线3；用于将前一组中的质子交换膜2与后一组的双极板1之间进行密封处理。
所述双极板1为石墨复合板或金属板或纯石墨板等材料，且可以长期耐受燃料电池一百摄氏度以上的工作温度。
所述双极板1包括作为主体使用的双极板基板11，所述双极板基板11的前后两个侧面的中间处分别设置有阳极板12和阴极板13，并且在上下两端在所述阳极板12和阴极板13的外侧分别设置有三个双极板通孔14，可分别用于氢气或空气或氧气或液态冷却剂的流通；三个双极板通孔14中两侧的两个为规格相同的矩形通孔分别用于氢气或空气或氧气的流通使用、中间的为规格小于两侧的矩形通孔用于液态冷却剂流通的矩形通孔。
所述质子交换膜2包括中间处的膜电极21，所述膜电极21的规格与所述阳极板12或阴极板13的尺寸相同，所述膜电极21的外侧设置有膜电极边框22，所述膜电极边框22的上下两端分别设置有两个膜电极通孔23，两膜电极通孔23的位置与规格与所述双极板通孔14中的两侧的矩形通孔相同；所述膜电极边框22的上下两端在两膜电极通孔23的中间处设置有边框缺口24，确保所述膜电极边框22和冷却剂及其密封线脱离接触，同时所述双极板1在所述边框缺口24处设置有绝缘层。
所述膜电极边框22通常为含有聚酰亚胺、PEN、环氧、聚酯等材料的边框。
所述绝缘层的材料可以为聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、硅橡胶、氟橡胶、氟树脂、环氧树脂、丙烯酸类树脂中的一种或多种的混合物。
所述密封线3包中间处的环绕所述膜电极21设置的膜电极密封线31保证了所述膜电极21和所述阳极板12或阴极板13接触；环绕所述膜电极通孔23设置的通孔密封线32，用于将两膜电极通孔23和与之分别对应的双极板通孔14形成封闭的流通通道，用于氢气或空气或氧气的流通使用；在所述边框缺口24处环绕所述双极板通孔14中间通孔的设置有中间通孔密封线33，通过所述中间通孔密封线33将液态冷却剂封闭在独立的流通通道内。
所述冷却剂通常为耐受高温环境使用的高级醇类及其水溶剂、合成导热油类、矿物质导热油，或其混合物；在冷却剂的流通通道处通过密封线3隔离为密封的流通通道，防止高温条件的冷却剂外漏。
所述中间通孔密封线33可以是丁基橡胶、三元乙丙、氟橡胶和硅橡胶中的一种或几种的混合物；所述中间通孔密封线33的边缘不和燃料电池电堆的阴极或者阳极的气体相接触，通过结构设计，确保所述中间通孔密封线33的四周联通大气，同样所述中间通孔密封线33的边缘不和燃料电池的膜电极21相接触。
本实用新型针对高温质子交换膜燃料电池电堆的密封结构通过密封线的使用，在空间上分离冷却剂与阴阳极的氢氧气体的流动路径，从而分别针对两者的温度、压力特性解决密封问题，双极板在膜电极的边框缺口处局部设置绝缘层有效的加强了膜电极与冷却剂的隔离，从而实现兼顾高温质子交换膜燃料电池密封材料成本和寿命、可靠性的目的。
尽管已经展示出和描述了本实用新型的实施例，显然，所描述的实施例仅仅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，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下，在没有做出创造性劳动前提下，对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
Claims (6)
1.一种胶线的分离密封和油气分离结构，其特征在于：包括在高温质子交换膜燃料电池电堆内设置的多组双极板(1)和质子交换膜(2)，每组均包括左侧的双极板(1)和右侧的质子交换膜(2)，并且相邻的两组双极板(1)和质子交换膜(2)之间设置有密封线(3)；所述双极板(1)包括双极板基板(11)、阳极板(12)、阴极板(13)、多个双极板通孔(14)；所述质子交换膜(2)包括膜电极(21)、膜电极边框(22)、膜电极通孔(23)、边框缺口(24)。
2.根据权利要求1所述的胶线的分离密封和油气分离结构，其特征在于：所述双极板基板(11)的前后两侧面中间处分别设置有阳极板(12)和阴极板(13)，并且在上下两端在所述阳极板(12)和阴极板(13)的外侧分别设置有三个双极板通孔(14)，三个双极板通孔(14)中两侧的两个为规格相同的矩形通孔、中间的为规格小于两侧的矩形通孔。
3.根据权利要求2所述的胶线的分离密封和油气分离结构，其特征在于：所述膜电极(21)的规格与所述阳极板(12)或阴极板(13)的尺寸相同，所述膜电极(21)的外侧设置有膜电极边框(22)，所述膜电极边框(22)的上下两端分别设置有两个膜电极通孔(23)，两膜电极通孔(23)的位置与规格与所述双极板通孔(14)中的两侧的矩形通孔相同；所述膜电极边框(22)的上下两端在两膜电极通孔(23)的中间处设置有边框缺口(24)，同时所述双极板(1)在所述边框缺口(24)处设置有绝缘层。
4.根据权利要求3所述的胶线的分离密封和油气分离结构，其特征在于：所述密封线(3)包中间处的环绕所述膜电极(21)设置的膜电极密封线(31)、环绕所述膜电极通孔(23)设置的通孔密封线(32)、在所述边框缺口(24)处环绕所述双极板通孔(14)中间通孔的设置有中间通孔密封线(33)。
5.根据权利要求4所述的胶线的分离密封和油气分离结构，其特征在于：所述中间通孔密封线(33)的边缘不和燃料电池电堆的阴极或者阳极的气体相接触，所述中间通孔密封线(33)的四周联通大气，同样所述中间通孔密封线(33)的边缘不和燃料电池的膜电极(21)相接触。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的胶线的分离密封和油气分离结构，其特征在于：所述双极板(1)为石墨复合板或金属板或纯石墨板，可长期耐受燃料电池一百摄氏度以上的工作温度。
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