[发明专利]一种具有胶线-边框密封件结构的燃料电池

说明书

本发明提出的一种具有胶线‑边框密封件结构的燃料电池，包括膜电极、以及设置在所述膜电极两侧的双极板；所述膜电极与所述双极板之间还设置有胶线‑边框密封件；所述胶线‑边框密封件上设置有中部通道、以及环绕所述中部通道的多个连通孔；所述胶线‑边框密封件的两侧分别设置有第一密封胶线和第二密封胶线；所述第一密封胶线和所述第二密封胶线通过所述连通孔连接。通过在双极板和膜电极之间设置胶线‑边框密封件，既避免了将密封胶线直接注胶在膜电极或双极板上可能导致的膜电极和双极板损坏，又可以在膜电极、双极板、胶线‑边框密封件三者之一出现问题时,单独更换出问题的零部件来修复，极大降低了燃料电池的修复成本。

技术领域

本发明涉及燃料电池及电池堆中的密封技术领域，特别是涉及一种具有胶线-边框密封件结构的燃料电池。

背景技术

燃料电池是将化学能转化为电能的在线发电装置，由于突破了传统内燃机的效率限制，燃料电池发动机被认为是未来最重要的汽车动力装置发展的方向。以质子交换膜燃料电池(PEMFC)为例，燃料电池堆由多节单电池叠加组成，气源通过电堆的燃料进口进入每节单电池，经过电池内的规定的密封流道并参与反应，剩余气体从电堆的出口流出电堆。为确保电池堆的正常运行，电池堆的密封是非常关键的。电池堆密封不良或者密封失效会导致电池堆的性能降低，损伤电池堆内部部件，甚至引起爆炸，造成安全事故。在氢燃料电池中，通常采用密封胶线或者丝网印刷的形式来密封三腔流体；其中丝网印刷工艺仅适用于石墨双极板的内部贴合和冷却流道的密封，而反应物气体与膜电极之间的密封一般采用密封胶线。

目前，在燃料电池堆的实际装配应用中，密封胶线的成型方式有多种，例如采用UV胶在双极板胶线槽内点胶固化的形式、通过模具成型的方式定制胶线的形式、在双极板上注塑或注胶成型的形式以及在膜电极边框上硅胶模压成型的形式等。然而，上述这些密封胶线成型方式容易对膜电极或双极板等核心部件造成损伤，影响整个电池堆的性能；而且，当因密封胶线问题引起的燃料电池密封不良时，需要将双极板或者膜电极整体更换，操作复杂，成本高昂，不利于燃料电池的优化升级。

发明内容

基于此，本发明提供一种具有胶线-边框密封件结构的燃料电池，旨在解决现有的密封胶线成型方式容易对膜电极、双极板等核心部件造成损伤的问题，影响整个电池堆的性能；而且，当因密封胶线问题引起的燃料电池密封不良时，需要将双极板或者膜电极整体更换，操作复杂，成本高昂的问题。

为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：

本申请提出了一种具有胶线-边框密封件结构的燃料电池，包括膜电极、以及设置在所述膜电极两侧的双极板；所述膜电极与所述双极板之间还设置有胶线-边框密封件；所述胶线-边框密封件上设置有中部通道、以及环绕所述中部通道的多个连通孔；所述胶线-边框密封件靠近所述膜电极的一侧设置有第一密封胶线，所述胶线-边框密封件的靠近所述双极板的一侧设置有第二密封胶线；所述第一密封胶线和所述第二密封胶线通过所述连通孔连接。

进一步地，所述第一密封胶线和所述第二密封胶线为通过注胶一体成型的胶线。

进一步地，所述第一密封胶线的宽度与所述第二密封胶线的宽度相同；所述第一密封胶线厚度小于所述第二密封胶线厚度。

进一步地，所述第二密封胶线厚度是所述第一密封胶线厚度的2倍-5倍。

进一步地，所述中部通道与所述膜电极的碳质区域相对设置；所述中部通道的面积大于所述膜电极的碳质区域面积。

进一步地，所述连通孔的横截面最大尺寸小于或等于所述第一密封胶线的宽度。

进一步地，相邻两个所述连通孔之间的中心距离为所述连通孔的横截面最大尺寸的1.5倍-3倍。这样能够保证所述第一密封胶线和所述第二密封胶线通过所述连通孔连接后的稳固性。

进一步地，所述连通孔为圆形通孔、方形通孔、三角形通孔、椭圆通孔或其它异形通孔。