隧道型燃料電池雙極板的製作方法
2023-07-06 02:56:21 1
專利名稱：隧道型燃料電池雙極板的製作方法
專利說明
一、技術領域本實用新型涉及一種燃料電池，具體地說是一種燃料電池上使用的雙極板。
二背景技術：
燃料電池是一種將氫和氧的化學能通過電極反應直接轉換成電能的裝置。這種裝置的最大特點是由於反映過程中不涉及到燃燒，因此其能量轉換效率不受「卡諾循環」的限制，大部分類型的燃料電池的效率高達50％-60％，通過對餘熱的二次利用，總效率可高達80％-85％，作為動力源，其實際能源利用效率是普通內燃機的2-3倍。其工作過程中幾乎不產生汙染，功率範圍從幾瓦到數兆瓦，應用範圍十分廣大。
燃料電池的類型有多種，其中質子交換膜燃料電池具有低溫操作、快速啟動、功率密度高的優點，被公認為最有前途，能替代內燃機、蓄電池成為電動汽車的理想動力源和軍用民用的便攜電源，市場極為廣泛。
質子交換膜燃料電池單體主要包括膜電極和極板。電池單體的中間是膜電極，由質子交換膜和氣體擴散層、催化劑組成，膜電極兩側是極板，電化學反應生成的電子通過極板即可引出至外電路。陽極極板的導流孔和導流槽提供氫氣燃料，陰極極板則提供空氣為氧化劑。在陽極氫氣經催化反應產生氫正離子(質子)，質子交換膜幫助氫正離子遷移到陰極。在陰極空氣中的氧經催化反應得到電子形成負離子，與遷移過來的氫正離子反應生成水。在整個電化學反應中，極板引出的電流正是燃料電池的發電結果。多個電池單體根據需要串聯，組成不同功率的電池組(電堆)。在電池組中，極板串聯疊加，其一面作為陽極導流面，另一面可作為相鄰單體電池的陰極導流面，這種極板稱為雙極板。也有一種雙極板由兩塊陰、陽極板粘合而成，中間粘接處製成空氣或水的冷卻流槽。
燃料電池雙極板上設有用於流通反應氣體的導流孔、導流槽和密封圈，多塊雙極板疊加後，相同位置的導流孔就形成一個導流通道，以便反應氣體的進出。導流槽則布滿極板並緊貼膜電極以向其提供反應氣體。問題在於當導流槽與導流孔連接的時候，必須要橫穿雙極板上的密封圈，在現有的雙極板上，兩者被加工成直接相交，這樣就使得密封圈在該處失去支承，導致失去密封性。現有的解決方法是在導流槽上架橋，即橫跨導流槽鋪墊一條形平片(如不鏽鋼片)充當被中斷的密封圈支承，這種結構不僅加工複雜，其密封質量存在隱患，而且安裝條形平片採用手工完成，不利於大批量生產。
三
發明內容
1、發明目的本實用新型的目的是提供一種密封性能好，並簡化了加工工序的隧道型燃料電池雙極板。
2、技術方案本實用新型是通過以下技術方案實現上述目的一種隧道型燃料電池雙極板，包括上下兩片極板本體，在兩片極板本體的表面設有導流槽和貫通兩片極板本體的導流孔，導流槽與導流孔相通，在導流槽和導流孔的周邊設有密封圈，其特徵在於極板本體表面上的導流槽在導流孔的附近向內轉道越過其表面的密封圈，並在極板本體的另一面與導流孔連通。
工作中，反應氣體沿導流槽流動，在接近導流孔附近時隨導流槽向內轉道，穿至極板本體的反面，在反面越過密封圈，之後再與導流孔相通，採用這種隧道型結構，去除了以條形平片做為密封圈跨越導流槽的輔助零件，從而保證了密封圈支承的完整性和燃料電池的密封質量。
為了便於密封圈定位及固定，還可以在極板本體的表面上設置凹槽，密封圈置於凹槽內。
導流槽在導流孔的附近向內轉道後可以形成一一對應的通道，也可以匯合成一個通道。採用一一對應的多條通道，在滿足反應氣體流通的情況下提高了極板的結構強度；而採用一條通道則使加工更方便。此外，導流槽的截面形狀可以是方形或半圓形，而通道的截面形狀可以是方形或圓形。
3、有益效果本實用新型與現有技術相比具有以下優點(1)改變了原有雙極板上導流槽直接與密封圈相交，必須採用條形平片做為密封圈跨越導流槽的輔助支承，去除了該條形平片的零件成本；(2)導流槽通過轉向從極板本體的背面橫穿密封圈，使本體上密封圈的支承部位連續不中斷，克服了原有的金屬平片與密封圈支承搭接處可能存在的密封隱患，極大的提高了密封性能；(3)傳統工序中手工安裝金屬平片，存在產品合格率低的問題，採用本實用新型後則省去了這道加工工序，不僅有利於大批量生產，而且提高了產品的合格率。
四
圖1是本實用新型的結構示意圖；圖2是本實用新型的俯視圖。
五具體實施方式
如圖1、圖2所示，本實用新型所述的一種隧道型燃料電池雙極板，包括上下兩片極板本體1，在兩片極板本體1的表面設有導流槽2和貫通兩片極板本體的導流孔3，導流槽2與導流孔3相通用於流通反應氣體，在導流槽2和導流孔3的周邊設有密封圈4，密封圈4置於在本體1表面上的凹槽5內，極板本體1表面上的導流槽2在導流孔3的附近向內轉道越過其表面的密封圈4，並在本體1的另一面與導流孔3連通。本例中為了提高極板的結構強度，導流槽2在導流孔3的附近向內轉道後形成一一對應的多條通道與其連通，當然也可以只採用一條通道，其加工起來更方便；通道的截面形狀可以是方形或圓形；導流槽2的截面形狀可以是方形或半圓形。
權利要求1.一種隧道型燃料電池雙極板，包括上下兩片極板本體(1)，在兩片極板本體(1)的表面設有導流槽(2)和貫通兩片極板本體的導流孔(3)，導流槽(2)與導流孔(3)相通，在導流槽(2)和導流孔(3)的周邊設有密封圈(4)，其特徵在於極板本體(1)表面上的導流槽(2)在導流孔(3)的附近向內轉道越過其表面的密封圈(4)，並在極板本體(1)的另一面與導流孔(3)連通。
2.根據權利要求1所述的隧道型燃料電池雙極板，其特徵在於密封圈(4)置於在極板本體(1)表面上的凹槽(5)內。
3.根據權利要求1所述的隧道型燃料電池雙極板，其特徵在於導流槽(2)在導流孔(3)的附近向內轉道後形成一一對應的通道或匯合成一個通道。
專利摘要本實用新型公開了一種隧道型燃料電池雙極板，包括上下兩片極板本體，在兩片極板本體的表面設有導流槽和貫通兩片極板本體的導流孔，導流槽與導流孔相通，在導流槽和導流孔的周邊設有密封圈，極板本體表面上的導流槽在導流孔的附近向內轉道越過其表面的密封圈，並在極板本體的另一面與導流孔連通。本實用新型去除了原有以條形平片做為密封圈跨越導流槽的輔助支承零件，提高了密封性能，簡化了工序，有利於大批量生產。
文檔編號H01M8/02GK2879433SQ200620069308
公開日2007年3月14日 申請日期2006年2月15日 優先權日2006年2月15日
發明者錢建東, 沈建躍, 曲平, 康新 申請人:南京博能燃料電池有限責任公司