一种直通式燃料电池双极板流场的出入口机构制造技术

本发明专利技术涉及一种直通式燃料电池双极板流场的出入口机构，包括连接流场和进水口的进水口单元、连接流场和进气口的进气口单元；进水口单元包括第一金属板和第二金属板，第一金属板上具有并排设置的多个第一凹槽，第二金属板上具有并排设置的多个第二凹槽，第一凹槽和第二凹槽的位置相对，第一金属板和第二金属板相对合拢，位置对应的第一凹槽和第二凹槽形成并排设置的多根进水管道，进水口单元的上下两面均设有密封凸台。与现有技术相比，本发明专利技术通过密封凸台加装密封件对位密封，结构简单，装配稳定性高；并且通过一体化直通式的进水管道和进气管道能够有效提升介质进入的流量和效率。

【技术实现步骤摘要】
一种直通式燃料电池双极板流场的出入口机构
本专利技术涉及一种燃料电池的双极板，尤其是涉及一种直通式燃料电池双极板流场的出入口机构。
技术介绍
质子交换膜燃料电池是一种通过催化剂将阳极氢气分解为质子和电子，质子通过质子交换膜到达阴极，电子则通过外电路到达阴极，电子、质子与氧气在阴极催化剂催化下生成水的电化学装置，具有效率高，温度低，清洁环保等优点。阳极的氢气和阴极的氧气分别位于质子交换膜电极两侧，由燃料电池双极板分隔成阳极流场和阴极流场。该流场既需要不断输入氢气和氧气等反应物，以及冷却水，又需要不断排出包含反应生成物的尾气，同时还需要与外界环境隔绝，避免反应物料、反应产物和冷却水的泄漏，这些技术特点都要求该流场的出入口需要同时实现流通和密封的功能。现有的流场出入口结构大多是采用多层结构，在双极板的阴极面和阳极面分别设置密封圈，由于进出气结构错位布置，对应的密封结构位置不能一一对应，容易对膜电极组件的边框造成剪切，对电堆的气密性和寿命不利；且多层结构的流阻较大，会增大进气空压机的损耗并降低进气分配的一致性。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种直通式燃料电池双极板流场的出入口机构。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种直通式燃料电池双极板流场的出入口机构，双极板包括流场、进水口、出水口、进气口和出气口，所述的进水口和出水口分别位于流场的两端，所述的进气口和出气口同样分别位于流场的两端，所述的出入口机构包括连接流场和进水口的进水口单元、连接流场和出水口的出水口单元、连接流场和进气口的进气口单元，以及连接流场和出气口的出气口单元；所述的进水口单元包括第一金属板和第二金属板，所述的第一金属板上具有并排设置的多个第一凹槽，所述的第二金属板上具有并排设置的多个第二凹槽，所述第一凹槽和第二凹槽的位置相对，所述的第一金属板和第二金属板相对合拢，位置对应的第一凹槽和第二凹槽形成并排设置的多根进水管道，所述的进水口单元的上下两面均设有密封凸台，所述的密封凸台环绕进水口，并且该密封凸台为由第一金属板和第二金属板组成的中空腔体，所述的密封凸台和每根进水管道相交，中空腔体和进水管道贯通；所述的出水口单元和进水口单元的结构相同；所述的进气口单元包括第三金属板和第四金属板，所述的第三金属板上具有并排设置的多个第三凹槽，所述的第三金属板和第四金属板相对合拢，第三凹槽和第四金属板的平面形成进气管道，所述的进水口单元的上下两面均设有密封凸台，所述的密封凸台环绕进气口，并且该密封凸台为由第三金属板和第四金属板组成的中空腔体，所述的密封凸台和每根进气管道相交，中空腔体和进气管道贯通；所述的出气口单元和进气口单元的结构相同。进一步地，所述的第一金属板连接双极板的阳极板或阴极板，所述的第二金属板连接同一双极板的阴极板或阳极板。进一步地，所述的第一金属板和第二金属板，与双极板的阳极板或阴极板一体成型。进一步地，所述的第三金属板连接双极板的阳极板或阴极板，所述的第四金属板连接同一双极板的阴极板或阳极板。进一步地，所述的第三金属板和第四金属板，与双极板的阳极板或阴极板一体成型。进一步地，所述的密封凸台的高度大于或者等于，第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽三者中最大的深度；上下相邻的两块双极板之间密封凸台互相连接。进一步地，上下相邻的两块双极板之间密封凸台之间设有密封环垫，阴极于阳极的密封垫一一对应，对称支撑膜电极组件的边框。进一步地，所述的进水管道等间距设置。进一步地，所述的进气管道等间距设置。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、本专利技术通过重新设计进水口单元、出水口单元、进气口单元和出气口单元，减小了燃料电池中介质进入部分的体积，提升了整堆的功率密度；在上述单元中设置了密封凸台，该密封凸台环绕进水口或进气口等，并且与进水管道或进气管道相交，当上下两块相邻的双极板合拢装配时，密封凸台直接起到了密封的效果，无需额外的密封工艺，结构简单，装配稳定性高。2、密封凸台和进水管道或进气管道贯通，因此反应气体或冷却水等会进入并填充密封凸台的中控腔体，提高了密封凸台整体的支撑强度，提升了抗压性。3、本专利技术中进水口单元、出水口单元、进气口单元和出气口单元均采用两块金属板的结构进行合成，形成了一体化直通式的进水管道和进气管道等，能够有效提升介质进入的流量和效率。此外，两块金属板还可以直接和双极板的阳极板或阴极板一体成型，减少制造工艺的复杂程度。4、本专利技术在上下相邻的两块双极板之间密封凸台之间设有密封环垫，可以进一步地提升密封效果和安装稳定性。附图说明图1为双极板的部分结构示意图。图2为进水口的结构示意图。图3为另一角度进水口的结构示意图。图4为进气口的结构示意图。图5为另一角度进气口的结构示意图。附图标记：1、流场，2、进水口单元，21、第一金属板，21a、第一凹槽，22、第二金属板，22a、第二凹槽，23、第三金属板，23a、第三凹槽，24、第四金属板，3、出水口单元，4、进气口单元，5、出气口单元，101、进水管道，102、进气管道，103、密封凸台，6、介质入口。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。本实施例提供了一种直通式燃料电池双极板流场的出入口机构。双极板包括流场1、进水口、出水口、进气口和出气口；进水口和出水口分别位于流场1的两端，进气口和出气口同样分别位于流场1的两端。如图1所示，图中对双极板进行简化，只显示了一个介质入口6，该介质入口可以等同于进水口、出水口、进气口或出气口。然后该介质入口6通过本专利技术的出入口机构连接流场1。出入口机构一共分为四种类型，分别为连接流场1和进水口的进水口单元2、连接流场1和出水口的出水口单元3、连接流场1和进气口的进气口单元4，以及连接流场1和出气口的出气口单元5。如图2和图3所示，进水口单元2包括第一金属板21和第二金属板22。第一金属板21上具有并排设置的多个第一凹槽21a，第二金属板22上具有并排设置的多个第二凹槽22a，第一凹槽21a和第二凹槽22a的位置相对。第一金属板21和第二金属板22的凹槽相对合拢，位置对应的第一凹槽21a和第二凹槽22a形成并排设置的多根进水管道101。本实施例中形成的进水管道101等间距设置。进水口单元2的上下两面均设有密封凸台103，密封凸台103环绕进水口；并且该密封凸台103为由第一金属板21和第二金属板22组成的中空腔体。密封凸台103和每根进水管道101相交，中空腔体和进水管道101贯通。当上下两块相邻的双极板合拢装配时，密封凸台103上阴极与阳极的密封凸台103位置相对，使得膜电极组件边框受正压力，直接起到了密封的效果，结构简单，装配稳定性高。密封凸台103互相采用平面结构接触。当进水口本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直通式燃料电池双极板流场的出入口机构，双极板包括流场(1)、进水口、出水口、进气口和出气口，所述的进水口和出水口分别位于流场(1)的两端，所述的进气口和出气口同样分别位于流场(1)的两端，所述的出入口机构包括连接流场(1)和进水口的进水口单元(2)、连接流场(1)和出水口的出水口单元(3)、连接流场(1)和进气口的进气口单元(4)，以及连接流场(1)和出气口的出气口单元(5)，其特征在于：/n所述的进水口单元(2)包括第一金属板(21)和第二金属板(22)，所述的第一金属板(21)上具有并排设置的多个第一凹槽(21a)，所述的第二金属板(22)上具有并排设置的多个第二凹槽(22a)，所述第一凹槽(21a)和第二凹槽(22a)的位置相对，所述的第一金属板(21)和第二金属板(22)相对合拢，位置对应的第一凹槽(21a)和第二凹槽(22a)形成并排设置的多根进水管道(101)，所述的进水口单元(2)的上下两面均设有密封凸台(103)，所述的密封凸台(103)环绕进水口，并且该密封凸台(103)为由第一金属板(21)和第二金属板(22)组成的中空腔体，所述的密封凸台(103)和每根进水管道(101)相交，中空腔体和进水管道(101)贯通；所述的出水口单元(3)和进水口单元(2)的结构相同；/n所述的进气口单元(4)包括第三金属板(23)和第四金属板(24)，所述的第三金属板(23)上具有并排设置的多个第三凹槽(23a)，所述的第三金属板(23)和第四金属板(24)相对合拢，第三凹槽(23a)和第四金属板(24)的平面形成进气管道(102)，所述的进水口单元(2)的上下两面均设有密封凸台(103)，所述的密封凸台(103)环绕进气口，并且该密封凸台(103)为由第三金属板(23)和第四金属板(24)组成的中空腔体，所述的密封凸台(103)和每根进气管道(102)相交，中空腔体和进气管道(102)贯通；所述的出气口单元(5)和进气口单元(4)的结构相同。/n...

【技术特征摘要】
1.一种直通式燃料电池双极板流场的出入口机构，双极板包括流场(1)、进水口、出水口、进气口和出气口，所述的进水口和出水口分别位于流场(1)的两端，所述的进气口和出气口同样分别位于流场(1)的两端，所述的出入口机构包括连接流场(1)和进水口的进水口单元(2)、连接流场(1)和出水口的出水口单元(3)、连接流场(1)和进气口的进气口单元(4)，以及连接流场(1)和出气口的出气口单元(5)，其特征在于：
所述的进水口单元(2)包括第一金属板(21)和第二金属板(22)，所述的第一金属板(21)上具有并排设置的多个第一凹槽(21a)，所述的第二金属板(22)上具有并排设置的多个第二凹槽(22a)，所述第一凹槽(21a)和第二凹槽(22a)的位置相对，所述的第一金属板(21)和第二金属板(22)相对合拢，位置对应的第一凹槽(21a)和第二凹槽(22a)形成并排设置的多根进水管道(101)，所述的进水口单元(2)的上下两面均设有密封凸台(103)，所述的密封凸台(103)环绕进水口，并且该密封凸台(103)为由第一金属板(21)和第二金属板(22)组成的中空腔体，所述的密封凸台(103)和每根进水管道(101)相交，中空腔体和进水管道(101)贯通；所述的出水口单元(3)和进水口单元(2)的结构相同；
所述的进气口单元(4)包括第三金属板(23)和第四金属板(24)，所述的第三金属板(23)上具有并排设置的多个第三凹槽(23a)，所述的第三金属板(23)和第四金属板(24)相对合拢，第三凹槽(23a)和第四金属板(24)的平面形成进气管道(102)，所述的进水口单元(2)的上下两面均设有密封凸台(103)，所述的密封凸台(103)环绕进气口，并且该密封凸台(103)为由第三金属板(23)和第四金属板(24)组成的中空腔体，所述的密封凸台(103)和每根进气管道(10...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐一凡，唐厚闻，梁鹏，
申请(专利权)人：上海氢晨新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31