RU2216826C2 - Sealing unit of fuel element - Google Patents

Sealing unit of fuel element Download PDF

Info

Publication number
RU2216826C2
RU2216826C2 RU2001106234/09A RU2001106234A RU2216826C2 RU 2216826 C2 RU2216826 C2 RU 2216826C2 RU 2001106234/09 A RU2001106234/09 A RU 2001106234/09A RU 2001106234 A RU2001106234 A RU 2001106234A RU 2216826 C2 RU2216826 C2 RU 2216826C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sealing
membrane
gaskets
semi
along
Prior art date
Application number
RU2001106234/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2001106234A (en
Inventor
А.Г. Букин
В.Л. Туманов
Original Assignee
Букин Андрей Геннадьевич
Туманов Владимир Леонидович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Букин Андрей Геннадьевич, Туманов Владимир Леонидович filed Critical Букин Андрей Геннадьевич
Priority to RU2001106234/09A priority Critical patent/RU2216826C2/en
Publication of RU2001106234A publication Critical patent/RU2001106234A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2216826C2 publication Critical patent/RU2216826C2/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering, specifically, sealing units for fuel elements with proton-conducting polymer electrolyte. SUBSTANCE: in correspondence with invention sealing unit includes proton- conducting polymer membrane perforated over outline and installed between two semigaskets produced from elastic material. Alternating holes and puckers are made over internal outline of semi-gaskets in zone of membrane sealing. Membrane is put on puckers of one semi-gasket, then second semi-gasket is linked to first one. Puckers of one semi- gasket enter holes in another semi-gasket and vice versa. To raise sealing reliability there is proposed ultrasonic welding of membrane to semi-gaskets or usage of polymerizing or non-hardening sealing compounds. Unit sealing semi-gaskets to bipolar cooling chambers is based on protrusions made in semi-gaskets over their external and internal outlines as well as over surfaces located between collector-forming holes. EFFECT: raised sealing reliability. 4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, а именно к топливным элементам (ТЭ) с протонопроводящими полимерными мембранами и др. химическим источникам тока, в которых используются мембранные или матричные электролитные структуры. The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to fuel cells (FCs) with proton-conducting polymer membranes and other chemical current sources that use membrane or matrix electrolyte structures.

Известны конструкции батарей ТЭ с протонопроводящими полимерными мембранами, содержащие пакет последовательно собранных мембран, электродов и биполярных охлаждающих камер, установленных в резиновые рамки, по контуру которых выполнены коллекторообразующие отверстия и каналы для подачи и отвода рабочих реагентов и охлаждающей жидкости. Стенки биполярных охлаждающих камер имеют гофры, образующие газовые каналы в пространствах между электродом и стенками камер (см. Лидоренко Н.С., Мучник Г.Ф. Электрохимические генераторы, стр. 318, 320, 329, М.: Энергоиздат, 1982 г.). Герметизация кромки мембраны производится путем сжатия пакета между двумя фланцами. При этом одновременно герметизируются коллекторы, формируются газовые камеры и обеспечивается электрический контакт между мембраной, электродами и стенками биполярных охлаждающих камер. Known designs of batteries TE with proton-conducting polymer membranes containing a package of sequentially assembled membranes, electrodes and bipolar cooling chambers installed in rubber frames, along the contour of which are collector-forming holes and channels for supplying and discharging working reagents and coolant. The walls of the bipolar cooling chambers have corrugations that form gas channels in the spaces between the electrode and the walls of the chambers (see Lidorenko N.S., Muchnik G.F. Electrochemical Generators, pp. 318, 320, 329, Moscow: Energoizdat, 1982 ) Sealing the edge of the membrane is done by compressing the bag between two flanges. At the same time, collectors are sealed, gas chambers are formed and electrical contact between the membrane, electrodes and walls of the bipolar cooling chambers is ensured.

По аналогичной конструктивной схеме фирма "Siemens" в 90-х годах разработала 40 кВт энергоустановку для подводных аппаратов. According to a similar design scheme, the Siemens company in the 90s developed a 40 kW power plant for underwater vehicles.

Данная конструкция имеет следующие недостатки. При сборке пакета из множества элементов в процессе сжатия, в особенности увлажненных мембран, из-за отсутствия четкой фиксации мембран относительно резиновых рамок может иметь место частичное выскальзывание кромки мембраны из зоны герметизации. Это приводит к потере внутренней герметичности. Кроме того, сборка усложняется тем обстоятельством, что одновременно необходимо обеспечить внутреннюю и внешнюю герметичность и заданный токосъем между мембраной, электродами и биполярной охлаждающей камерой. This design has the following disadvantages. When assembling a package of many elements during the compression process, in particular of moistened membranes, due to the lack of a clear fixation of the membranes relative to the rubber frames, the membrane edge may partially slip out of the sealing zone. This leads to a loss of internal tightness. In addition, the assembly is complicated by the fact that at the same time it is necessary to provide internal and external tightness and a given current collector between the membrane, electrodes and the bipolar cooling chamber.

Известны такие батареи топливных элементов с полимерным электролитом, в которых герметизация мембранно-электродного блока производится между двумя плоскими прокладками, которые одновременно герметизируют смежные охлаждающие камеры или пластины, а по периметру снабжены коллекторообразующими отверстиями (см. патент США 5419980, кл. Н 01 М 8/10, опубл. 30.05.1995 г.). Such polymer electrolyte fuel cell batteries are known in which the membrane-electrode block is sealed between two flat gaskets that simultaneously seal adjacent cooling chambers or plates and are provided with collector-shaped openings around the perimeter (see US Pat. No. 5,491,980, class H 01 M 8 / 10, published on 05/30/1995).

Аналогичное техническое решение предлагается в патенте Японии 4-11985, кл. Н 01 М 8/02, опубл. 04.11.1992 г. Узел герметизации по данному изобретению включает трехслойную прокладку, сформированную из неспеченного фторопласта с различными модулями упругости. При этом величина модуля упругости средней прокладки выше, чем модули упругости крайних прокладок. A similar technical solution is proposed in Japanese patent 4-11985, class. H 01 M 8/02, publ. 04/04/1992, the Sealing unit according to this invention includes a three-layer gasket formed from green sintered fluoropolymer with various elastic moduli. Moreover, the elastic modulus of the middle gasket is higher than the elastic moduli of the extreme gaskets.

Последние изобретения приняты в качестве прототипа. Recent inventions are adopted as a prototype.

Плоские прокладки не обеспечивают надежной герметизации мембран и биполярных охлаждающих камер или пластин. Затрудняется сборка пакетов элементов, т.к. нет конструктивной взаимной фиксации собираемых в пакет деталей. Flat gaskets do not provide reliable sealing of membranes and bipolar cooling chambers or plates. Assembly of packages of elements is difficult because There is no constructive mutual fixation of the parts assembled in the package.

Более надежная герметизация при одновременной взаимной фиксации составляющих пакет деталей производится путем сопряжения выступов, выполненных на прокладках - сепараторах, расположенных между смежными охлаждающими пластинами, в которых имеются соответствующие им углубления (см. патент США 5521018, кл. Н 01 М 8/4, опубл. 28.05.1996 г.). Однако в данном техническом решении не решен вопрос надежной фиксации и герметизации мембраны по отношению к герметизирующим прокладкам. More reliable sealing with simultaneous mutual fixation of the components of the package of parts is done by mating protrusions made on gaskets - separators located between adjacent cooling plates, in which there are corresponding recesses (see US patent 5521018, CL N 01 M 8/4, publ. May 28, 1996). However, in this technical solution the issue of reliable fixation and sealing of the membrane with respect to the sealing gaskets is not resolved.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности герметизации мембранно-электродного блока, а также узла герметизации смежных биполярных охлаждающих камер или пластин, упрощение процесса сборки батареи топливных элементов за счет фиксации мембранно-электродного блока по отношению к герметизирующим прокладкам и последних относительно биполярных охлаждающих камер или пластин за счет введения специальных конструктивных элементов в конструкции прокладок, мембраны и камер согласно изобретению. The aim of the present invention is to increase the reliability of sealing the membrane-electrode block, as well as the sealing site of adjacent bipolar cooling chambers or plates, simplifying the process of assembling a battery of fuel cells by fixing the membrane-electrode block with respect to the sealing gaskets and the latter relative to bipolar cooling chambers or plates beyond due to the introduction of special structural elements in the construction of gaskets, membranes and chambers according to the invention.

Указанная цель достигается тем, что узел герметизации с протонопроводящими полимерными мембранами, содержащий мембранно-электродный блок, герметизирующие прокладки из эластичного материала, по периметру которых выполнены коллекторообразующие отверстия, и биполярные охлаждающие камеры с плоскими стенками и с аналогичными коллекторообразующими отверстиями, выполнен следующим образом. Согласно предлагаемому изобретению, мембрана мембранно-электродного блока перфорирована по контуру герметизации. Герметизирующие прокладки из эластичного материала, расположенные между биполярными охлаждающими камерами, выполнены из двух полупрокладок, снабженных по контуру герметизации мембран чередующимися и соответствующими перфорации мембраны отверстиями и пуклями, которые при сборке полупрокладок и мембранно-электродного блока между ними образуют соединение путем сопряжения отверстий одной из полупрокладок с пуклями др. полупрокладки и наоборот. При этом мембрана мембранно-электродного блока предварительно устанавливается на пукли одной из полупрокладок, причем высота пуклей каждой из полупрокладок не превышает толщину др. полупрокладки в зоне герметизации. Герметизация смежных биполярных охлаждающих камер обеспечивается за счет выступов, выполненных по внешнему и внутреннему контурам герметизации полупрокладок, а также выступов вокруг коллекторообразующих отверстий полупрокладок. This goal is achieved by the fact that the sealing unit with proton-conducting polymer membranes containing a membrane-electrode block, sealing gaskets of elastic material, along the perimeter of which collector-forming holes are made, and bipolar cooling chambers with flat walls and with similar collector-forming holes, are made as follows. According to the invention, the membrane of the membrane-electrode block is perforated along the sealing circuit. Sealing gaskets made of elastic material located between the bipolar cooling chambers are made of two half-gaskets equipped with alternating holes and beads corresponding to the membrane sealing perforation, which, when assembling the half-gaskets and the membrane-electrode block between them, form a joint by pairing the holes of one of the half-gaskets with puklami other half-laying and vice versa. In this case, the membrane-electrode membrane is preliminarily installed on the convexes of one of the half-strips, and the height of the convexes of each of the half-strips does not exceed the thickness of the other half-strips in the sealing zone. The sealing of adjacent bipolar cooling chambers is ensured by the protrusions made along the external and internal sealing contours of the seals, as well as the protrusions around the collector holes of the seals.

Поставленная цель достигается также тем, что соединение полупрокладок между собой и с мембраной производится при помощи ультразвуковой сварки, причем мембранно-электродный блок предварительно обезвоживается. This goal is also achieved by the fact that the connection of the seals between themselves and with the membrane is performed using ultrasonic welding, and the membrane-electrode block is pre-dehydrated.

Данная цель также достигается тем, что соединение полупрокладок между собой, с биполярными охлаждающими камерами и с мембраной производится через полимеризующиеся или незатвердевающие герметики. This goal is also achieved by the fact that the connection of semi-gaskets with each other, with bipolar cooling chambers and with the membrane is made through polymerizable or non-hardening sealants.

Предпочтительно в зону герметизации мембраны между полупрокладками вводить электроды на размере до 2 мм по контуру герметизации мембранно-электродного блока. It is preferable to introduce electrodes up to 2 mm in the sealing zone of the membrane between the half-pads along the sealing contour of the membrane-electrode block.

Целесообразно, чтобы биполярная охлаждающая камера была снабжена по контуру внешней и внутренней герметизацией, а также вокруг коллекторообразующих отверстий канавками, которые по своему профилю соответствуют выступам в герметизирующих полупрокладках. It is advisable that the bipolar cooling chamber be provided with external and internal sealing along the contour, as well as grooves around the collector-forming holes, which in their profile correspond to the protrusions in the sealing half-gaskets.

Предпочтительно, чтобы полупрокладки содержали выступы только линейного размера в плане, при этом герметизация между коллекторообразующими отверстиями также производилась линейными выступами в плане, расположенными ортогонально выступам внешнего и внутреннего контуров герметизации полупрокладок. Preferably, the half-pads contained projections of only linear size in the plan, while sealing between the collector-forming holes was also carried out by linear projections in the plan, orthogonal to the protrusions of the external and internal sealing contours of the half-pads.

Предлагаемые технические решения обеспечивают надежную фиксацию и взаимную ориентацию мембранно-электродного блока, герметизирующих полупрокладок и биполярныых охлаждающих камер или пластин при сборке батарей топливных элементов, а также надежную герметизацию сопрягаемых поверхностей. Упрощается сам процесс сборки батареи. The proposed technical solutions provide reliable fixation and mutual orientation of the membrane-electrode block, sealing half-gaskets and bipolar cooling chambers or plates when assembling fuel cell batteries, as well as reliable sealing of mating surfaces. The battery assembly process is simplified.

Ультразвуковая сварка или введение герметиков в зоны герметизации повышает надежность соединений по герметичности. Ultrasonic welding or the introduction of sealants in the sealing zone increases the reliability of the joints for tightness.

Введение кромок электродов в зону герметизации полупрокладок на глубину до 2 мм гарантирует отсутствие непосредственного контакта открытой мембраны с рабочими газами, что исключает возможность пересушки мембраны и уменьшает диффузию рабочих компонентов в смежную газовую полость. The introduction of the edges of the electrodes into the sealing zone of semi-gaskets to a depth of 2 mm ensures that there is no direct contact of the open membrane with the working gases, which eliminates the possibility of overdrying the membrane and reduces the diffusion of the working components into the adjacent gas cavity.

Выполнение выступов в прокладках только линейного характера в плане позволяет снизить стоимость оснастки. The implementation of the protrusions in the gaskets only linear in terms of plan allows you to reduce the cost of equipment.

Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность признаков, изложенных в формуле, неизвестна. Это позволяет сделать вывод, что заявленное устройство соответствует критерию "новизна". The analysis of the prior art showed that the claimed combination of features set forth in the formula is unknown. This allows us to conclude that the claimed device meets the criterion of "novelty."

Для проверки соответствия заявляемого изобретения критерию "изобретательский уровень" проведен поиск технических решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа заявляемого изобретения. To verify the conformity of the claimed invention to the criterion of "inventive step", a search was made for technical solutions in order to identify features that match the distinctive features of the prototype of the claimed invention.

Установлено, что заявляемое изобретение не следует для специалиста в данной области явным образом из известного уровня техники. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень". It is established that the claimed invention does not follow for a person skilled in the art explicitly from the prior art. Therefore, the claimed invention meets the criterion of "inventive step".

Сущность изобретения поясняется чертежом и описанием. The invention is illustrated in the drawing and description.

На фиг. 1 изображен фрагмент батареи топливных элементов в плане (со стороны полупрокладки), на фиг.2 приведено сечение по оси коллектора подачи реагентов. In FIG. 1 shows a fragment of a fuel cell battery in plan (from the half-gasket side), FIG. 2 shows a section along the axis of the reagent supply manifold.

Мембранно-электродный блок 1, состоящий из мембраны 2 и электродов 3, 4, установлен между двумя полупрокладками 5, 6, которые, в свою очередь, обжимаются биполярными охлаждающими камерами или пластинами 7, 8. Мембрана 2 по контуру перфорирована, а полупрокладки снабжены чередующимися отверстиями 9 и пуклями 10. По внешнему контуру прокладки сформированы выступы 11, а по внутреннему контуру - выступы 12. Для герметизации коллекторообразующих отверстий 13 полупрокладки снабжены линейными выступами 14, расположенными ортогонально к выступам 11 и 12. Для фиксации полупрокладок с биполярными охлаждающими камерами или пластинами 7, 8 при герметизации в последних выполнены соответствующие выступам в прокладках линейные канавки 15, 16. Рабочие реагенты поступают в газовые пространства 17, 18 через каналы 19, 20. Герметизация узла обеспечивается за счет обжатия выступов 11, 12, 14 в полупрокладках, а также за счет нанесения полимеризующихся или жидких герметиков на взаимно сопрягаемые поверхности деталей 1, 5, 6, 7, 8. Возможна ультразвуковая сварка деталей 2, 5, 6 до сборки батареи. Отверстия 21 предназначены для установки стяжных шпилек. The membrane-electrode block 1, consisting of a membrane 2 and electrodes 3, 4, is installed between two half-strips 5, 6, which, in turn, are crimped by bipolar cooling chambers or plates 7, 8. The membrane 2 is perforated along the contour, and the half-strips are equipped with alternating the holes 9 and the bulges 10. On the outer contour of the gasket protrusions 11 are formed, and on the inner contour - protrusions 12. To seal the collector-forming holes 13, the half-gaskets are equipped with linear protrusions 14 located orthogonally to the protrusions 11 and 12. For When sealing the half-gaskets with bipolar cooling chambers or plates 7, 8, the linear grooves 15, 16 corresponding to the protrusions in the gaskets are made during sealing. The working reagents enter the gas spaces 17, 18 through the channels 19, 20. The assembly is sealed by crimping the protrusions 11, 12, 14 in semi-gaskets, as well as by applying polymerizable or liquid sealants to mutually mating surfaces of parts 1, 5, 6, 7, 8. Ultrasonic welding of parts 2, 5, 6 is possible before battery assembly. Holes 21 are for mounting tie rods.

Устройство собирается следующим образом. Мембранно-электродный блок 1 с перфорированной по контуру мембраной 2 надевается на пукли 10 одной из полупрокладок, например 6, затем устанавливается вторая полупрокладка 5. При этом пукли 10 одной из полупрокладок входят в отверстия 9 другой полупрокладки и наоборот. Для более надежной герметизации поверхности сорягаемых деталей в зоне герметизации предварительно, до сборки, покрываются герметиком. Возможен также вариант ультразвуковой сварки полупрокладок между собой и с мембраной. После этого производится установка собранного узла между двумя смежными биполярными холодильными камерами 7, 8, набирается последовательный набор топливных элементов в батарею и пакет сжимается между концевыми фланцами и фиксируется шпильками, устанавливаемыми в отверстия 21. The device is assembled as follows. The membrane-electrode unit 1 with a perforated membrane 2 is put on the convexes 10 of one of the half-strips, for example 6, then the second half-strip 5 is installed. In this case, the convexes 10 of one of the half-strips enter the holes 9 of the other half-strip and vice versa. For a more reliable sealing of the surfaces of the parts to be absorbed in the sealing zone, they are pre-coated with a sealant prior to assembly. A variant of ultrasonic welding of half-gaskets between themselves and with the membrane is also possible. After that, the assembled assembly is installed between two adjacent bipolar refrigeration chambers 7, 8, a sequential set of fuel cells is assembled into the battery, and the packet is compressed between the end flanges and fixed with studs installed in the holes 21.

Батарея генерирует ток после подачи рабочих компонентов через коллекторы 22 и каналы 19, 20 в газовые полости 17, 18. Мембранно-электродный блок обеспечивает реакцию холодного горения, т.е. непосредственного преобразования химической энергии топлива и окислителя в электричество. Отвод тепла производится пластинами 7, 8. The battery generates current after the supply of working components through the collectors 22 and channels 19, 20 to the gas cavities 17, 18. The membrane-electrode block provides a cold combustion reaction, i.e. direct conversion of the chemical energy of the fuel and oxidizer into electricity. Heat is removed by plates 7, 8.

Заявленный узел герметизации был реализован на макетном образце батареи ТЭ с активной поверхностью 10•10 см2 с вариантом герметизации на основе жидкого герметика - раствора полиизобутилена в бензине. Герметизирующие прокладки изготавливались из фторкаучука СКФ-26. При сборке батареи ТЭ мембранно-электродные блоки предварительно обезвоживались. Биполярные охлаждающие камеры представляли собой цельнопаянные конструкции с плоскими стенками. Внутренний сепаратор изготавливался из объемного просечного гофра с высотой 1,2 мм и шагом 2,5 мм. По периметру камеры устанавливалась металлическая рамка с коллекторообразующими отверстиями и каналами для подачи и отвода Н2, О2, охлаждающей жидкости и реакционной воды. Токовые коллекторы-сепараторы в газовых камерах ТЭ представляли собой трехслойные сетки - плетеная сетка 0,16 мм, просечная сетка с ромбовидной ячейкой 3 мм и просечная сетка с ромбовидной ячейкой 5 мм (из листа толщиной 0,2 мм), расположенная ячейками ортогонально сетке с ячейкой 3 мм. Усилие сжатия ТЭ между концевыми фланцами - 50 кгс/см2. Рабочие давления Н2 и O2 2-2,5 кгс/см2, охлаждающей жидкости - 1,0 кгс/см2. Испытательное давление на внутреннюю герметичность (Н2 - O2) - 1,5 кгс/см2, внешнюю герметичность - 3,0 кгс/см2.The claimed sealing unit was implemented on a prototype battery TE with an active surface of 10 • 10 cm 2 with a sealing option based on a liquid sealant - a solution of polyisobutylene in gasoline. Sealing gaskets were made of fluororubber SKF-26. When assembling a TE battery, the membrane-electrode blocks were previously dehydrated. The bipolar cooling chambers were solid brazed structures with flat walls. The internal separator was made of a volumetric perforated corrugation with a height of 1.2 mm and pitch 2.5 mm. A metal frame was installed around the perimeter of the chamber with collector-forming holes and channels for supplying and discharging H 2 , O 2 , coolant and reaction water. The current collector-separators in the gas chambers of the TE consisted of three-layer grids - a woven mesh of 0.16 mm, a perforated mesh with a diamond-shaped cell of 3 mm and a perforated mesh with a diamond-shaped cell of 5 mm (from a sheet 0.2 mm thick), located cells orthogonally to a grid with 3 mm cell. The compression force of the FC between the end flanges is 50 kgf / cm 2 . Working pressures of H 2 and O 2 2-2.5 kgf / cm 2 , coolant - 1.0 kgf / cm 2 . The test pressure on the internal tightness (H 2 - O 2 ) is 1.5 kgf / cm 2 , the external tightness is 3.0 kgf / cm 2 .

После сборки и проверки внутренней и внешней герметичности батарея ТЭ заполнялась дистиллированной водой (полости Н2 и О2) и при комнатной температуре выдерживалась в течение 24 час. Перед функциональными испытаниями дистиллят сливался и полости Н2 и O2 продувались в течение ~2 мин инертным газом.After assembling and checking the internal and external tightness, the TE battery was filled with distilled water (H 2 and O 2 cavities) and kept at room temperature for 24 hours. Before the functional tests, the distillate merged and the H 2 and O 2 cavities were purged with an inert gas for ~ 2 min.

Макетная батарея ТЭ проработала в течение 500 час при плотностях тока до 350 мА/см2 и напряжении на ТЭ не менее 0,7...0,8 В.The breadboard battery of the fuel cell worked for 500 hours at current densities of up to 350 mA / cm 2 and a voltage on the fuel cell of at least 0.7 ... 0.8 V.

На основании изложенного можно сделать вывод, что заявляемое изобретение может быть использовано на практике с достижением указанного результата и, следовательно, соответствует критерию "промышленная применимость". Based on the foregoing, we can conclude that the claimed invention can be used in practice to achieve the specified result and, therefore, meets the criterion of "industrial applicability".

Claims (5)

1. Узел герметизации топливных элементов с протонопроводящими полимерными мембранами, содержащий мембранно-электродный блок, герметизирующие прокладки из эластичного материала, по периметру которых выполнены коллекторообразующие отверстия, и биполярные охлаждающие камеры с плоскими стенками и с аналогичными коллекторообразующими отверстиями, отличающийся тем, что мембрана мембранно-электродного блока перфорирована по контуру герметизации, причем герметизирующие прокладки из эластичного материала, расположенные между биполярными охлаждающими камерами, выполнены из двух полупрокладок, снабженных по контуру герметизации мембран чередующимися и соответствующими перфорации мембраны отверстиями и пуклями, которые при сборке полупрокладок и мембранно-электродного блока между ними образуют соединение путем сопряжения отверстий одной из полупрокладок с пуклями другой полупрокладки, причем высота пуклей каждой из полупрокладок не превышает толщину другой полупрокладки в зоне герметизации, а герметизация смежных биполярных охлаждающих камер обеспечивается за счет выступов, выполненных по внешнему и внутреннему контурам герметизации полупрокладок, а также линейных выступов, расположенных ортогонально к вышеуказанных выступами. 1. The sealing unit of fuel cells with proton-conducting polymer membranes, containing a membrane-electrode block, sealing gaskets of elastic material, along the perimeter of which collector-forming holes are made, and bipolar cooling chambers with flat walls and similar collector-forming holes, characterized in that the membrane is membrane the electrode block is perforated along the sealing circuit, and the sealing gaskets of elastic material located between the bipolar cooling chambers are made of two half-pads equipped with alternating holes and beads corresponding to the membrane perforation along the membrane sealing circuit, which, when assembling the half-pads and the membrane-electrode block between them, form a connection by pairing the holes of one of the half-pads with the other half-beads, the height of each of half-gaskets does not exceed the thickness of the other half-gaskets in the sealing zone, and the sealing of adjacent bipolar cooling chambers is ensured by t protrusions made along the external and internal sealing contours of the seals, as well as linear protrusions located orthogonal to the above protrusions. 2. Узел герметизации по п. 1, отличающийся тем, что соединение путем сопряжения полупрокладок между собой и с мембраной производится при помощи ультразвуковой сварки, причем мембранно-электродный блок предварительно обезвоживается. 2. The sealing unit according to claim 1, characterized in that the connection by interfacing the half-gaskets with each other and with the membrane is performed using ultrasonic welding, the membrane-electrode block being previously dehydrated. 3. Узел герметизации по п. 1, отличающийся тем, что соединение путем сопряжения полупрокладок между собой, с биполярными охлаждающими камерами и с мембраной производится через полимеризующиеся или незатвердевающие герметики. 3. The sealing unit according to claim 1, characterized in that the connection by interfacing the semi-gaskets with each other, with bipolar cooling chambers and with the membrane is through polymerizable or non-hardening sealants. 4. Узел герметизации по п. 1, отличающийся тем, что в зону герметизации мембраны между полупрокладками вводятся электроды на размере до 2 мм по контуру герметизации мембранно-электродного блока. 4. The sealing unit according to claim 1, characterized in that electrodes are introduced into the sealing zone of the membrane between the half-gaskets at a size of up to 2 mm along the sealing loop of the membrane-electrode block. 5. Узел герметизации по п. 1, отличающийся тем, что биполярная охлаждаюшая камера снабжена по контуру внешней и внутренней герметизации, а также по линейным выступам, расположенным ортогонально выступам по внешнему и внутреннему контурам герметизации, канавками. 5. The sealing unit according to claim 1, characterized in that the bipolar cooling chamber is provided with grooves along the external and internal sealing contour, as well as along the linear protrusions located orthogonally to the protrusions along the external and internal sealing contours.
RU2001106234/09A 2001-03-12 2001-03-12 Sealing unit of fuel element RU2216826C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001106234/09A RU2216826C2 (en) 2001-03-12 2001-03-12 Sealing unit of fuel element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001106234/09A RU2216826C2 (en) 2001-03-12 2001-03-12 Sealing unit of fuel element

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2001106234A RU2001106234A (en) 2003-03-10
RU2216826C2 true RU2216826C2 (en) 2003-11-20

Family

ID=32026520

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001106234/09A RU2216826C2 (en) 2001-03-12 2001-03-12 Sealing unit of fuel element

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2216826C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2730910C1 (en) * 2019-05-31 2020-08-26 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Fuel cell
RU2739419C1 (en) * 2019-09-30 2020-12-24 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Fuel cell
RU2740133C1 (en) * 2019-09-30 2021-01-11 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Fuel cell

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2730910C1 (en) * 2019-05-31 2020-08-26 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Fuel cell
RU2739419C1 (en) * 2019-09-30 2020-12-24 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Fuel cell
RU2740133C1 (en) * 2019-09-30 2021-01-11 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Fuel cell

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2545508C2 (en) Compression device for fuel or electrolytic cells in fuel-cell battery or electrolytic-cell battery
US6599653B1 (en) Molded fuel cell plates with seals
CN109728322B (en) Cell frame for fuel cell and fuel cell stack
EP1009052A4 (en) Polymer electrolyte fuel cell and method of manufacture thereof
JPH11514132A (en) Manufacturing method of electrochemical battery
US6884537B2 (en) Structural seal for a fuel cell
CA3220497A1 (en) Electrode assembly and flow battery with improved electrolyte distribution
US20140349217A1 (en) Single cell and method for producing single cell, fuel cell and method for producing fuel cell
JP5011627B2 (en) Fuel cell
CN104272408B (en) Aqueous double layer capacitor
US20020110720A1 (en) Modulized single cell and assembled cell unit of a proton exchange membrane fuel cell
US6862801B2 (en) Systems, apparatus and methods for isolating, compressing and/or retaining the structure of a fuel cell stack
RU2216826C2 (en) Sealing unit of fuel element
JP4193015B2 (en) Gasket for fuel cell
JP4780940B2 (en) Solid polymer fuel cell
CN101573819B (en) Heat insulation cell for fuel cell and method of producing the same
CN210723231U (en) Fuel cell membrane electrode assembly
WO2004079839A2 (en) Sealing of multi-height surfaces
JPS61148766A (en) Fused carbonate type fuel cell
JPH1092447A (en) Layer-built fuel cell
RU114808U1 (en) FULL-SCALE FUEL CELL WITH A SOLID-POLYMER ELECTROLYTE FOR BATTERIES OF FUEL CELLS WITH A POWER OF ABOUT 60 kW
KR101056623B1 (en) Membrane electrochemical generator
JPS63205060A (en) Fuel cell
JP3307630B2 (en) Electrode plate for water electrolysis device, electrode plate unit and electrolysis cell
US7432007B2 (en) Molded fuel cell plates with seals

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20040313