[发明专利]一种低泄漏的一体化单体燃料电池密封结构

说明书

本发明公开了一种低泄漏的一体化单体燃料电池密封结构，包括：双极板和膜电极，膜电极，包括质子交换膜、碳纸和催化层，质子交换膜侧面还设置有膜边框，膜边框与双极板能够密封贴合。该低泄漏的一体化单体燃料电池密封结构，阴极主板，膜电极和阳极主板通过密封注塑成一体结构，密封胶线与膜电极边框紧密贴合，连接牢靠，不易错位和脱落，大大降低装堆难度，减少金属板装配塌腰，扭曲，错位等问题，整体注胶的密封胶条尺寸稳定，在三峰和双峰混合的结构设计下，大幅提升了燃料电池发密封性能，让燃料电池的氢气泄漏可以大大降低，同时也提高了装堆效率，提升了电堆装配一致性，显著提升了燃料电池的使用寿命和性能。

技术领域

本发明属于密封结构技术领域，具体涉及一种低泄漏的一体化单体燃料电池密封结构。

背景技术

燃料电池是一种能量转化装置，通过氢气与氧气在燃料电池电堆内发生化学反应，将化学能转化成电能的装置。与传统内燃机不同，燃料电池的电力来自氢气与氧气电化学反应，不涉及燃烧，生成物为水。因此，燃料电池具备零排放、高效率、低噪音等优点。燃料电池主要由阴，极板，阳极板，膜电极，电板和端板等结构通过由阴阳极板组成的双极板与膜电极经过交替堆叠形式组装而成。

燃料电池电堆因为几十甚至几百片单电池串联而成，每个单电池均由双极板和膜电极组成，为了保证燃料电池电堆内部不发生漏气，窜气，各室能够分隔成独立的腔室，需要在双极板的阴阳极两侧设计密封结构。常见的密封材料为有机硅橡胶，胶条结构均为矩形单道结构，先将胶条加工成设计状态的成品结构，然后采用胶水粘接加人工铺设方式完成双极板密封结构的装配。该方式是现如今行业内最常规的方法，但是这种方法缺点非常明显，硅橡胶在零下30℃下的永久压缩变形和回弹率上表现均不好，矩形胶条结构和铺设胶条的工艺虽然成本低，因为胶条铺设的一致性精度差，矩形单道密封很容易受装配过程的影响，发生错位和变形等问题，很容易导致密封失效，三腔窜气等问题，双极板内主要走的气体是氢气，氢气气体体积非常小，胶条薄了，容易漏气，胶条厚了，双极板与膜电极的接触电阻将会增大，影响电堆性能。

发明内容

为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了一种低泄漏的一体化单体燃料电池密封结构。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种低泄漏的一体化单体燃料电池密封结构，包括：双极板和膜电极，

所述膜电极，包括质子交换膜、碳纸和催化层，所述质子交换膜侧面还设置有膜边框，所述膜边框与所述双极板能够密封贴合；

所述双极板，包括阳极板水场密封胶条、阳极主板、阳极板气场密封胶条、阴极板气场密封胶条和阴极主板；所述阳极板水场密封胶条、阳极板气场密封胶条和阴极板气场密封胶条中密封胶条均包括氢气腔、流场区、水腔和空气腔；

所述阴极主板表面设置有阴极第一峰道和阴极第二峰道；所述阳极主板表面设置有阳极第一峰道和阳极第二峰道；

所述双极板与所述膜电极为一体化为注胶装配。

本发明一个较佳实施例中，所述阳极板水场密封胶条、阳极板气场密封胶条和阴极板气场密封胶条中密封胶条均采用一半矩形作为底部支撑，另一半梯形多峰结构的结构模式。

本发明一个较佳实施例中，所述多峰结构为所述流场区侧面设置为双峰道，所述氢气腔、所述水腔、所述空气腔与所述流场区隔断处设置为三峰道。

本发明一个较佳实施例中，所述双极板和所述膜电极均为三元乙丙注胶成型。

本发明一个较佳实施例中，所述双极板和所述膜电极一体化的注胶工艺，包括以下步骤，

步骤1、采集双极板和膜电极的三维数据，通过三维软件构建模具模型，导入3D软件，添加基础材料，打印模具；

步骤2、将三元乙丙材料经过高温硫化并注入模具，在模具作用下，在阴极板和阳极板的密封槽内完成密封胶线的塑形，在胶线未完全固化时，在胶线表面涂上一层底胶；