一种燃料电池的单电池组件论文和设计-郭新新

全文摘要

本实用新型属于氢气燃料电池技术领域，尤其涉及氢气流场板与空气流场板的流场结构；一种燃料电池的单电池组件，包括：氢气流场板、空气流场板、膜电极，在氢气流场板与空气流场板上，分别设置有2条以上的气体流道构成气体流场，将膜电极设置在氢气流场板与空气流场板之间的气体流场区域；其特征是：在氢气流场板和\/或空气流场板的气体流场区域的外围，设置有与氢气流场板和\/或空气流场板成一体的上凸台阶，氢气流场板与空气流场板的上凸台阶高度之和，为膜电极总厚度的65%～85%，既保证流场板与膜电极接触紧密，又不会压坏膜电极；采用本方案后，可大幅度提高燃料电池的密封性能，减少燃料的泄漏。

主设计要求

1.一种燃料电池的单电池组件，包括：氢气流场板（10）、空气流场板（20）、膜电极（30）；在氢气流场板（10）与空气流场板（20）上，分别设置有2条以上的气体流道（11、21）构成气体流场；膜电极（30）包括活性区域（31）、边缘薄膜区域（32），将膜电极（30）的活性区域（31）设置在氢气流场板（10）与空气流场板（20）之间的气体流场区域内，将膜电极（30）的边缘薄膜区域（32）设置在气体流场区域外；其特征是：在氢气流场板（10）和\/或空气流场板（20）的气体流场区域的外围，设置有与氢气流场板（10）和\/或空气流场板（20）成一体的上凸台阶（12、22），氢气流场板（10）与空气流场板（20）的上凸台阶（12、22）高度之和，为膜电极（30）总厚度的65%～85%。

设计方案

2.按照权利要求1所述的一种燃料电池的单电池组件，其特征是：在氢气流场板（10）\/或空气流场板（20）的上凸台阶（12、22）上，设置有密封沟槽（13），在密封沟槽（13）内设置有密封圈（14）。

设计说明书

技术领域

本发明属于氢气燃料电池技术领域，尤其涉及氢气流场板与空气流场板的结构。

背景技术

燃料电池包括氢气流场板、空气流场板、膜电极，将膜电极置于氢气流场板与空气流场板之间的气体流场区域，膜电极的厚度在0.8～1.0mm范围，为了使膜电极的活性区域与气体流场板接触紧密、导电可靠，要求氢气流场板与空气流场板将膜电极压缩15%～35%的厚度，为避免过压缩而将膜电极损坏，通常在氢气流场板与空气流场板之间的膜电极的活性区域外围设置有止压垫圈，止压垫圈的总厚度约为膜电极厚度的65%～85%，用以保证膜电极的压缩率在15%～35%范围，既保证流场板与膜电极接触紧密，又不会压坏膜电极；但是，由于止压垫圈一般较硬，与氢气流场板、空气流场板之间的密封很难保证，会造成气体泄漏，影响产品的可靠性。

发明内容

本发明的目的是：提供一种燃料电池的单电池组件，既可省掉止压垫圈且密封可靠，又能保证膜电极的压缩率在15%～35%范围。

一种燃料电池的单电池组件，包括：氢气流场板、空气流场板、膜电极；在氢气流场板与空气流场板上，分别设置有2条以上的气体流道构成气体流场；膜电极包括活性区域、边缘薄膜区域，将膜电极的活性区域设置在氢气流场板与空气流场板之间的气体流场区域内，将膜电极的边缘薄膜区域设置在气体流场区域外；其特征是：在氢气流场板和\/或空气流场板的气体流场区域的外围，设置有与氢气流场板和\/或空气流场板成一体的上凸台阶，氢气流场板与空气流场板的上凸台阶高度之和，为膜电极总厚度的65%～85%。

进一步，在氢气流场板\/或空气流场板的上凸台阶上，设置有密封沟槽，在密封沟槽内设置有密封圈。

采用本方案后，当氢气流场板与空气流场板扣合在一起时，在其流场区域形成空腔，空腔的面积不小于膜电极的活性区域面积，空腔的深度约为膜电极活性区域厚度的65～85%；这样刚好可将膜电极的活性区域容纳在该空腔内，且可将膜电极压缩15～35%，既可省掉止压垫圈，提高密封性能；又能保证氢气流场板、空气流场板与膜电极接触紧密、导电可靠。

附图说明

图1是本发明实施例的截面图；

图2是本发明实施例的立体图；

图3是现有技术的示意图；

图中：10氢气流场板、11氢气流道、12上凸台阶、13密封沟槽、14密封圈、20空气流场板、21空气流道、22上凸台阶、30膜电极、31活性区域、32边缘薄膜区域、40止压垫圈。

具体实施方式

图1为本发明的实施例，在氢气流场板10的中部设置有2条以上的氢气流道11作为氢气流场，在氢气流场区域的外围，设置有上凸台阶12，在上凸台阶12上设置有密封沟槽13、在密封沟槽13内设置有密封圈14；在空气流场板20的中部设置有2条以上的空气流道21作为空气流场，在空气流场区域的外围，设置有上凸台阶22；膜电极30的活性区域31面积不大于氢气流场区域或空气流场区域的面积，将膜电极30置于氢气流场板10、空气流场板20之间，将活性区域31对应流场区域，将边缘薄膜区域32对应上凸台阶区域；可以将上凸台阶12和上凸台阶22设置为同等高度或不同高度，甚至可将上凸台阶12或上凸台阶22的高度设置为零，但上凸台阶12和上凸台阶22的高度之和应为膜电极30厚度的65%～85%；这样当将燃料电池压紧组装后，膜电极30的活性区域31被压缩15%～35%，符合膜电极的技术要求；而密封圈14在氢气流场板10与边缘薄膜区域32之间形成密封，可有效防止氢气泄漏；同时利用密封圈14的弹性及边缘薄膜区域32的柔性，使边缘薄膜区域32与空气流场板20之间形成密封，可有效防止空气泄漏。

采用本发明方案后，既可省掉如图3所示的止压垫圈，提高密封性能；又可将膜电极压缩15～35%，保证氢气流场板、空气流场板与膜电极接触紧密、导电可靠。

本发明并不仅限于上述实施例，还可根据上述实施例的原理进行各种变化组合。

设计图

一种燃料电池的单电池组件论文和设计

一种燃料电池的单电池组件论文和设计-郭新新

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

相关信息详情

猜你喜欢