[发明专利]一种增强燃料电池电堆稳定性的密封结构

说明书

本发明公开一种增强燃料电池电堆稳定性的密封结构，包括交替堆叠的双极板和膜电极组件，所述双极板的边缘注塑成型有包塑结构，双极板的两侧板面上均注塑成型有密封结构，所述密封结构通过压缩来与所在侧的膜电极组件的边框贴合，起到密封作用。包塑结构在电堆装配过程中起到定位及限位的作用，提高了装配鲁棒性，防止极板过压，同时也起到连接双极板的作用，减少连接过程产生的变形。注塑成型的密封结构稳定性好，不发生滑移等失效等问题。采用多道凸起的密封结构设计提高了密封的可靠性。本发明能够提升燃料电池使用寿命。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，特别涉及一种增强燃料电池电堆稳定性的密封结构。

背景技术

燃料电池是一种将化学能直接转化成电能的一种能源装置，主要由双极板，膜电极等组件经过层叠式装配组成。双极板主要起到分配反应气体，收集电子，支撑膜电极，排出反应生成水等作用，是燃料电池中关键组件之一。

燃料电池中为防止气体泄漏，尤其是阴阳极反应气体互窜，双极板表面必须设计有密封元件。现有的技术是预先制作出密封圈或密封垫片，再用胶水固定在双极板的两面成为双极板的密封组件，膜电极在两块双极板之间，构成密封单元。密封胶线成本较高，胶水固化时间长，不适于极板密封批量化生产。同时燃料电池环境是酸性环境，密封胶线在酸性环境下发生老化、降解等问题，造成反应气体渗透扩散，密封结构失效。同时不停的机械振动，密封胶粘接失效，引起密封绞线滑移出密封槽，造成密封失效。专利公开号CN102983338公开一种密封性能增强的金属双极板，将氯丁胶刷涂在密封槽后，然后将胶线框通过定位孔粘接在刷涂氯丁胶的胶线框处，然后将粘接胶线框的极板进行压合。专利CN101651188A公布了一种燃料电池密封方法及密封结构，根据膜电极形状进行模具设计，将膜电极用模具加紧，然后将密封材料从模具注胶口注入，之后排出气体与多余的密封材料，最后加热直至密封固化。专利CN104810533A公开了质子交换膜燃料电池密封设计以及制造方法，在燃料电池极板之间形成的复合褶皱结构形成密封结构。综上分析，现有的燃料电池极板密封结构不能提高电堆装配稳定性，同时密封方法较为复杂，不适合批量化一致性生产。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种增强燃料电池电堆稳定性的密封结构。

本发明的目的可以通过下述技术方案来实现：一种增强燃料电池电堆稳定性的密封结构，包括交替堆叠的双极板和膜电极组件，所述双极板的边缘成型有包塑结构，双极板的两侧板面上均成型有密封结构，所述密封结构通过压缩来与所在侧的膜电极组件的边框贴合，起到密封作用。

进一步地，所述密封结构包括至少一道凸起，每道凸起与膜电极组件的边框相对应布置。

进一步地，所述包塑结构上成型有导向结构，所述导向结构对相邻两块双极板的装配起到导向作用。更进一步地，所述导向结构包括凸台和凹槽，所述凸台设置于包塑结构上的对应双极板一侧的面上，所述凹槽设置于包塑结构上的对应双极板另一侧的面上，凸台与凹槽相对应设置；相邻两块双极板通过其中一块双极板的包塑结构上的凸台或凹槽与另一块双极板的包塑结构上的相对应的凹槽或凸台相配合来导向装配。

进一步地，所述包塑结构和密封结构均通过注塑成型的方式与双极板连成一体。更进一步地，所述双极板的两侧板面上开设有用于注塑模具中定位用的定位孔。再进一步地，所述联通孔开设于双极板的包塑结构成型处，注塑成型包塑结构的材料通过联通孔使得包塑结构的对应双极板两侧的两个面在双极板内部固结在一起；或，所述联通孔开设于双极板的两侧板面上的密封结构成型处，注塑成型密封结构的材料通过联通孔使得双极板两侧板面上的密封结构连成一体；或，所述双极板的包塑结构成型处和两侧板面上的密封结构成型处分别开设联通孔，注塑成型包塑结构的材料通过包塑结构成型处的联通孔使得包塑结构的对应双极板两侧的两个面在双极板内部固结在一起，注塑成型密封结构的材料通过密封结构成型处的联通孔使得双极板两侧板面上的密封结构连成一体。

更进一步地，所述双极板上开设有贯通阴极侧和阳极侧的联通孔。