[发明专利]一种基于模块化设计的燃料电池堆及其制作方法

说明书

本发明属于燃料电池技术领域，尤其涉及一种基于模块化设计的燃料电池堆及其制作方法。一种燃料电池模块化组件，所述燃料电池模块化组件包括阴极电池板、阳极电池板、位于所述阴极电池板与阳极电池板之间的膜电极组件及密封件；所述膜电极组件包括依次排列的阳极气体扩散层、两面涂覆催化剂的质子交换膜及阴极气体扩散层。本发明提供的燃料电池模块化组件，可批量自动化规模制造，有利于更好地控制质量和降低成本。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，尤其涉及一种基于模块化设计的燃料电池堆及其制作方法。

背景技术

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是继碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)和固体氧化物燃料电池(SOFC)之后发展起来的第五代燃料电池，由于其采用固态电解质高分子膜作为电解质,因此具有能量转换率高、低温启动、无电解质泄露等优点，被公认为最有希望成为航天、军事、电动汽车和区域性电站的首选电源。质子交换膜燃料电池的核心部件为膜电极单元(MEA，membrane electrode assembly)，膜电极单元是由传导质子的膜和分别布置在该膜两侧上的电极构成的复合体。此外，在膜电极单元两侧的气体扩散层(GDL)可以布置在电极的背离膜的侧面上。同时，在膜电极单元之间还布置有双极板，双极板保证了给单个电池供应工作介质。

通常，质子交换膜燃料电池通过多个布置成堆的单个电池形成，在目前开发燃料电池堆的技术中，多采用将单电池串联组成固定功率产品进行整体活化。而在这个过程中，单电池质量在装堆前未知，整堆的电压一致性和性能较难控制，若某一单电池出现问题需要整堆进行拆卸和重新组装替换，严重影响大批量规模电堆的投产。

因此，现有技术急需改进。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于模块化设计的燃料电池堆及其制作方法。

本发明是这样实现的，一种燃料电池模块化组件，所述燃料电池模块化组件包括阴极电池板、阳极电池板、位于所述阴极电池板与阳极电池板之间的膜电极组件及密封件；

所述膜电极组件包括依次排列的阳极气体扩散层、两面涂覆催化剂的质子交换膜及阴极气体扩散层。

进一步地，所述催化剂的成分为铂碳催化剂，所述铂碳催化剂中铂的载量为20～50wt.％。

进一步地，所述阳极气体扩散层和所述阴极气体扩散层为碳纤维纸、碳编织布、炭黑纸或金属网的一种或多种。

进一步地，所述阴极电池板和所述阳极电池板上设置有密封槽，所述密封件为位于所述密封槽中的密封胶。

进一步地，所述密封胶的成分聚氨酯密封胶，聚硫密封胶，厌氧密封胶，环氧密封胶，丁基密封胶，氯丁密封胶，烯烃类密封胶中的至少一种。

进一步地，所述阴极电极板和所述阳极电极板为高强石墨板、模压石墨板、柔性石墨板、复合石墨板或金属板的一种或多种。

本发明还提供了一种基于模块化设计的燃料电池堆，所述燃料电池堆依次包括按次序排列的阳极尾板、阳极绝缘板、多个如上述所述的燃料电池模块化组件、阴极尾板、阴极绝缘板及紧固扎带。

进一步地，所述燃料电池堆还包括对所述多个燃料电池模块化组件进行密封的密封材料，所述密封材料为橡胶垫、软塑料、绝缘胶水、橡胶圈、环边塑料贴膜中的至少一种。

本发明还提供了一种如上所述的燃料电池堆的制作方法，包括以下步骤：

按照阴极单极板、膜电极组件和阳极单极板的顺序依次叠放，然后用密封件进行密封后组成燃料电池模块化组件；