[发明专利]一种用于高温质子交换膜燃料电池的双极板密封结构

说明书

高温燃料电池双极板材料受到使用工况条件的限制，选择的范围较窄。现有的PEEK、PPS、PI等原料均为热固性树脂，使用以上的聚合物材料制备的复合材料双极板的强度较差，石墨板易碎。因此，基于此低强度石墨双极板的密封结构受到诸多限制。本发明通过一种支撑结构，实现了低抗弯强度材料石墨双极板的可靠密封。

技术领域

本发明涉及高温质子交换膜燃料电池技术，主要涉及高温质子交换膜燃料电池的双极板密封结构。

背景技术

高温质子交换膜燃料电池是一种以磷酸掺杂的PBI膜为电解质膜的一种燃料电池，其在车用、移动电站等领域具有广泛的应用前景。然而，在低温PEMFC领域应用广泛的金属双极板因为磷酸防腐的问题一直未得到解决不能在高温质子交换膜燃料电池中得到应用。此外，通过增加石墨双极板粘结剂或者使用热塑性树脂的方式增加石墨板强度的方式也因为双极板电导率降低和环境耐受型不佳的原因不能使用。目前使用PEEK、PPS、PI等热固性树脂作为高温质子交换膜燃料双极板的粘结剂，使用以上的聚合物材料制备的复合材料双极板的强度较差，石墨板易碎。因此，基于此一低强度石墨双极板的密封结构受到诸多限制。

发明内容

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案来实现：

一种用于高温质子交换膜燃料电池的双极板密封结构，包括冷却介质流场相对设置、密封叠合的双极板A和双极板B，所述双极板A和双极板B四周边缘处设有冷却介质进出口通道、空气进出口通道、氢气进出口通道，所述双极板一侧表面带有与空气进出口通道或氢气进出口通道相连的空气或氢气流场，于空气或氢气流场四周、及冷却介质进出口通道四周、空气进出口通道四周、氢气进出口通道四周均设有密封垫，所述双极板另一侧表面带有与冷却介质进出口通道相连通冷却介质流场，冷却介质进出口通道一侧设有与其相连通的分配流道、空气进出口通道四周一侧设有与其相连通的分配流道、氢气进出口通道一侧设有与其相连通的分配流道，

于双极板A冷却介质流场一侧的双极板表面，冷却介质流场和冷却介质进出口通道及其分配流道四周、空气进出口通道及其分配流道四周、氢气进出口通道及其分配流道四周的双极板板体均向板体内切削，形成凹面，凹面的底面共平面；于与双极板另一侧表面设置密封垫处相对应的凹面位置处设有环形凸台，环形凸台的顶面与冷却介质流场和分配流道处脊的顶面共平面，环形凸台与冷却介质流场、冷却介质进出口通道及其分配流道、空气进出口通道及其分配流道、氢气进出口通道及其分配流道之间的凹面区域作为溢胶槽。

所述环形凸台的中线与其相应的双极板另一侧密封垫的中线相对称。

所述环形凸台的宽度为0.5-2mm。

所述环形凸台上可以设有1个以上的缺口形成点状离散分布支撑结构，或不设缺口为连续分布支撑结构。

或采用以下方案来实现：

一种用于高温质子交换膜燃料电池的双极板密封结构，包括冷却介质流场相对设置、密封叠合双极板A和双极板B，所述双极板A和双极板B四周边缘处设有冷却介质进出口通道、空气进出口通道、氢气进出口通道，所述双极板一侧表面带有与空气进出口通道或氢气进出口通道相连的空气或氢气流场，于空气或氢气流场四周、及冷却介质进出口通道四周、空气进出口通道四周、氢气进出口通道四周均设有密封垫，所述双极板另一侧表面带有与冷却介质进出口通道相连通冷却介质流场，冷却介质进出口通道一侧设有与其相连通的分配流道、空气进出口通道四周一侧设有与其相连通的分配流道、氢气进出口通道一侧设有与其相连通的分配流道，

于双极板A冷却介质流场一侧的双极板表面，冷却介质流场和冷却介质进出口通道及其分配流道四周、空气进出口通道及其分配流道四周、氢气进出口通道及其分配流道四周的双极板板体均设有环状凸起；环形凸起与冷却介质流场、冷却介质进出口通道及其分配流道、空气进出口通道及其分配流道、氢气进出口通道及其分配流道之间的区域作为置胶区；