一种空冷型燃料电池用密封垫制造技术

一种空冷型燃料电池用密封垫，该密封垫包括：1.密封结构采用了内密封线、网格状密封结构、外密封线，对电池单体之间的阳极燃料气体进行密封。2.密封垫上采用扩大的燃料气体通道，在进气端，使燃料气体在进入每个电池单体前分配更均匀；在排气端，将阳极流场内的水份汇集在扩大的燃料气体通道区内，以便集中排放。本发明专利技术结构简单，即实现了燃料气体在电堆单体之间的可靠密封，又使得燃料气体进入电池单体前进行了均匀分布，离开电池单体时，将部分反应水从阳极流场带出，汇集在密封垫上扩大的燃料气体通道内，便于集中排放，利于电堆的稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
一种空冷型燃料电池用密封垫
本专利技术属于燃料电池
，具体涉及一种空冷型燃料电池电堆用密封垫。
技术介绍
燃料电池是一种能量转化装置，通过电化学反应将贮存在燃料气体和氧化剂气体中的化学能直接转化为电能，具有能量转化效率高，环境污染少的优点，有着广泛的应用前景。通常燃料电池具有将多个单电池层叠而成的堆叠结构，行业统称其为燃料电池堆。各单电池具有如下构造：膜电极(MEA：MembraneElectrodeAssembly)与双极板(BP：BipolarPlate)，在两者之间形成有用于沿着膜电极表面供给反应气体的气体流道。膜电极包括：固体聚合物电解质膜、催化剂、气体扩散层。其中阳极电极设置在固体聚合物电解质膜的一个表面上，阴极电极设置在固体聚合物电解质膜的另一个表面上。阳极和阴极电极各自包括催化剂层以及气体扩散层。燃料电池由于冷却方式的不同可以分为空气冷却燃料电池(下文简称空冷型燃料电池)与液体冷却燃料电池，因空冷型燃料电池体积小、结构简单紧凑、供电反应迅速等优点，被广泛用作小功率电源，在无人机、叉车、巡逻车等方面得到了广泛应用。空冷型燃料电池电堆的阴极为开放式，通过空气的流动，为电堆提供氧气并带走部分反应热；阳极所用的燃料气体在电堆内部是需要密封的，目前主要采用点胶方式或裁切硅胶垫进行密封，点胶方式形成的密胶垫厚度较难控制，一致性差，粘接力不强。普通硅胶垫采用面密封或线密封，这种方式受挤压后易变形，使密封效果变差。同时，电池单体所需的燃料气体是通过供气歧管提供，电堆内部的多个单体以串联方式连接，燃料气体以并联方式供给；由于电池单体的多片堆叠，供、排气歧管在电堆内部的管径一致，易造成燃料气体进入电池单体前分布不均匀，反应过程中产生的部分水会积聚在阳极流场内，使得阳极易出现积水现象。因此，在空冷电堆领域尚需解决阳极燃料气体在电堆单体之间的可靠密封；在燃料气体进入电池单体前，实现均匀分配；在离开电池单体后，未排出电堆前，燃料气体带出的水分有汇聚的空间。
技术实现思路
本专利技术是为了克服现有技术存在的缺陷而设计的一种空冷型燃料电池密封垫，主要用于燃料电池单体之间阳极燃料气体的密封。同时在密封垫上设计有扩大的燃料气体通道，使进入电池单体前阳极燃料气体有缓冲的空间，实现均匀分配；在离开电池单体后，未排出电堆前，反应水有汇聚的空间。为达到目的，本专利技术采用如下技术方案：1.一种空冷型燃料电池电堆用密封垫，密封垫由内密封线、外密封线、密封室组成的网状结构、扩大的阳极燃料气体通道构成：优选的，所述内密封线为环形，位于密封垫内测，线宽为0.5-5mm，例如：1mm、2mm、2.5mm、3mm；优选的，所述外密封线为环形，位于密封垫外边缘，线宽为0.5-10mm，例如：2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm；优选的，所述网格状结构，位于内密封线、外密封线之间，网格状结构将密封面分成若干独立的密封室，密封室之间的分割线高点与密封面等高齐平。优选的，所述密封室为凹型结构，深度为0.05-1.5mm，例如：0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm；长边尺寸为1-15mm，例如：2mm、2.5mm、3mm、4mm、5mm；优选的，所述凹型密封室的形状可以为正方形、长方形、菱形，优选为正方形；优选的，所述密封室组成不少于两条环状密封线，线宽为0.1-5mm。例如：2条密封线，3条密封线；线宽为0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、3mm、4mm；2.密封垫上采用扩大的燃料气体通道，扩大的燃料气体通道的横截面积不低于燃料气体供给歧管横截面积的2倍，不大于密封垫横截面积的3/4。例如：燃料气体通道的横截面积为燃料气体供给歧管横截面积的10倍、11倍、12倍、13倍、14倍、15倍、16倍、17倍；4.密封垫的厚度为1-3mm，例如：1.8mm、2.0mm、2.2mm、2.4mm、2.8mm。5.密封垫可由硅橡胶、聚烯烃类弹性体、聚丙烯酸酯类弹性体、丁腈橡胶、氯丁橡胶、氟橡胶、工程塑料等材料制成；例如：硅橡胶、氟橡胶。本专利技术的有益效果是：1.在本专利技术中，密封垫的密封面由内密封线、密封室组成的网状密封线、外密封线够成，实现了多线、多区域的密封。2.密封面上的密封室呈凹型结构，减轻了密封垫的重量，缓解了密封垫在受压时产生的形变，增强了电堆单体之间的密封效果。3.本专利技术采用了扩大的阳极燃料气体通道，形成缓冲区域，在进气端储备了较为充足的阳极燃料气体，使阳极燃料气体进入电池单体前分配更为均匀；在排气端，给阳极燃料气体带出的液态水预留了储存空间，减少了阳极积水现象的发生，使电堆运行更稳定。附图说明下面结合附图做进一步的说明：图1是密封垫结构的示意图；图2是单电池分解结构的示意图；图3是空冷燃料电池堆分解结构的示意图；图4是电堆示意图；标号说明：10-燃料电池堆11-单电池110-膜电极110A-阳极气体扩散层110C-阴极气体扩散层112-阳极板112A-燃料气体流道113-阴极板113A-氧化剂气体流道113B-冷媒气体流道12-燃料气体密封垫121-燃料气体通道122-内密封线123-外密封线124-网状密封线125-密封室13A、13C-集电板14A、14C-绝缘板15A、15C-端板16A、16C-紧固螺栓17-紧固杆18-堆叠体19in-燃料气体供给歧管19out-燃料气体排出歧管具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。实施例1如图一所示，燃料气体密封垫12包括燃料气体通道121、内密封线122、外密封线123、网状密封线124、密封室125。密封垫12可以由弹性材料制成，密封垫可由硅橡胶、聚烯烃类弹性体、聚丙烯酸酯类弹性体、丁腈橡胶、氯丁橡胶、氟橡胶、工程塑料等材料制成；优选为硅橡胶。如图二所示：在面向膜电极110的阴极板113表面上，设置有氧化剂气体通道113A沿坐标Y方向延伸。氧化剂气体沿Y方向流经氧化剂气体通道113A，为每个单电池11提供氧化剂并排除产生的部分水。在单电池11的阴极板113和相邻单电池11的阳极板112之间，冷媒流道113B成型在阴极板113上氧化剂气体流道113A的背面和相邻阳极板112上燃料气体流道112A的背面之间。氧化剂气体沿Y方向流经冷媒通道113B，为每个单电池11散热。燃料气体密封垫12分别设置在膜电极110的两端。燃料气体密封垫12的外边缘尺寸等于或略大于膜电极110两端的外边缘尺寸，阴极板113位于同一单体的两个密封垫12之间，燃料气体供给歧管19in、燃料气体排出歧管19分别位于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空冷型燃料电池用密封垫，其特征在于：/n1.1密封采用内密封线、网格状结构、外密封线共同完成，利用多线多室构成的密封结构实现电池单体之间的燃料气体的密封；/n1.2密封垫上采用扩大的燃料气体通道。/n

【技术特征摘要】
1.一种空冷型燃料电池用密封垫，其特征在于：
1.1密封采用内密封线、网格状结构、外密封线共同完成，利用多线多室构成的密封结构实现电池单体之间的燃料气体的密封；
1.2密封垫上采用扩大的燃料气体通道。


2.如权利要求1所述的一种空冷型燃料电池用密封垫，其特征在于，密封由内密封线、网格状结构、外密封线共同完成；
优选的，所述内密封线为环形，位于密封垫内缘，线宽为0.5-5mm；
优选的，所述外密封线为环形，位于密封垫外缘，线宽为0.5-10mm；
优选的，所述网格状结构，位于内密封线、外密封线之间，由若干独立的密封室构成，密封室之间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王金波，李伟，胡玉凤，
申请(专利权)人：张家口市氢能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：河北;13