[发明专利]一种高温质子交换膜燃料电池用金属复合密封垫及应用

说明书

本发明提供一种高温质子交换膜燃料电池用金属复合密封垫及应用,所述金属复合密封垫包括一中空的环型片状密封金属基体，而于靠近中空区域的密封基体上设有2个以上的通孔；于基体一侧表面每个通孔沿周向均设有围绕此通孔的第一环状密封凸台、于与第一环状密封凸台相对应的基体另一侧表面具有沿周向围绕此通孔的环状凹槽，任意2通孔间均由通孔沿周向的环状密封凸台分隔；于密封金属基体一侧表面的沿周向围绕中空区域和通孔设有第二环状密封凸台，于与第二环状密封凸台相对应的基体另一侧表面具有沿周向围绕此通孔的环状凹槽；第一环状密封凸台和第二环状密封凸台均处于密封基体的一侧表面；于密封基体的两侧表面均设有绝缘耐腐涂层。

技术领域

本发明属于燃料电池领域，具体涉及一种高温质子交换膜燃料电池密封垫。

背景技术

燃料电池是一类将燃料化学能直接转换为电能的能量转化装置，具有效率高、无污染、噪音低等诸多优势，在动力电源、备用电源及移动电源领域应用前景广阔。

氢气是燃料电池的首选燃料，但由于目前氢气在制备、存储、运输等方面存在诸多问题，限制了其大规模应用。使用液态燃料(甲醇、乙醇、柴油等)重整制氢是行之有效的解决办法。一般重整气中一氧化碳含量不低于5000ppm，而基于Nafion膜的低温(80℃)质子交换膜燃料电池的一氧化碳耐受能力仅为10ppm，故需要复杂的净化装置。提升一氧化碳耐受性的有效手段是提高电池工作温度，使用高温PBI/H₃PO₄膜可将一氧化碳的耐受能力提升至30000ppm，从而使得燃料电池的系统结构大幅简化。

密封是高温质子交换膜的一大难题。首先，氢气是最小的分子，极易泄露；其次，使用环境为高温、强酸、高湿度；再次，电池频繁启停要求密封材料能经受冷热循环。燃料电池密封垫厚度一般在200微米左右，氟橡胶是常用的高温密封材料，但在工艺上做薄十分不易，此情况下厚度偏差较大，导致电池压缩比不均甚至造成泄漏，影响电池性能。

发明内容

针对以上问题，本发明目的在于提供一种金属复合密封垫。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种金属复合密封垫，所述垫片包括一中空的环型片状密封金属基体(1)，而于靠近中空区域的环型片状密封金属基体(1)上设有2个以上的通孔(4)；

于环型片状密封金属基体(1)一侧表面每个通孔沿周向均设有围绕此通孔的第一环状密封凸台(2)、于与第一环状密封凸台(2)相对应的基体另一侧表面具有沿周向围绕此通孔的环状凹槽，任意2通孔间均由通孔沿周向的第一环状密封凸台(2)分隔；

于环型片状密封金属基体(1)一侧表面的沿周向围绕中空区域和通孔设有第二环状密封凸台(3)，于与第二环状密封凸台(3)相对应的基体另一侧表面具有沿周向围绕此通孔的环状凹槽；

第一环状密封凸台(2)和第二环状密封凸台(3)均处于密封基体(1)的一侧表面；

于环型片状密封金属基体(1)的两侧表面均设有绝缘耐腐涂层(5)。

第一环状密封凸台(2)的内侧边缘与通孔间留有空隙，形成环状平台；

通孔与环型片状密封金属基体(1)外边缘之间的第一环状密封凸台(2)的部分和第二环状密封凸台(3)的部分相重合；第二环状密封凸台(3)的内侧边缘为中空区域的边缘和环状平台的内侧远离通孔的外边缘。

第一环状密封凸台(2)的A-A截面为梯形，第二环状密封凸台(3)的A-A截面为直角梯形。

第一环状密封凸台(2)和第二环状密封凸台(3)及它们相应的环状凹槽是通过于环型片状密封金属基体(1)的一侧向另一侧冲压形成的。