[实用新型]一种燃料电池双极板制造治具

说明书

本实用新型涉及一种燃料电池双极板制造治具，属于质子交换膜燃料电池技术领域。第一治具，为板状，且其一个表面分为第一区域和第二区域，第二区域的形状与所需要加工的密封垫的形状相同，第一区域和第二区域中都分布有细孔；第一治具上还设有第一接口和第二接口，第一区域中的细孔与第一接口相连通，第二区域中的细孔与第二接口相连通；第二治具，为板状，在其一个表面上分布有细孔，细孔组成的区域的形状与所需要加工的密封垫的形状相同，第二治具上还设有第三接口，第三接口与第二治具上的细孔相连通；第三治具，为板状，在其一个表面分布有细孔，第三治具上还设在第四接口，第四接口与第三治具上的细孔相连通。

技术领域

本实用新型涉及一种燃料电池双极板制造治具，属于质子交换膜燃料电池技术领域。

背景技术

氢能是公认的清洁能源，具有“能量密度高、零排放、效率高、来源广、可再生”的特点，符合环保和可持续发展的要求。而氢能源产业向来被誉为“没有天花板的产业”，产业链巨大，涉及面广，对相关产业和经济发展有巨大带动性。

氢的获取不仅可以通过可再生能源制备，也可以借助传统能源低碳化技术制取，氢能获取方式的技术革命有助于推动我国传统能源企业的跨越式发展，实现化石能源清洁化与清洁能源规模化愿景。

随着国家对清洁能源的日益重视，我国开始加大对氢燃料电池领域的规划和支持力度，政策出台也越来越集中。2019年，氢能源发展首次进入政府工作报告，燃料电池成为我国新能源战略重要一极。在技术破冰、国家支持政策非常明确的情况下，各地方支持政策、配套措施持续跟进。

燃料电池作为氢能产业链条的核心应用环节，其技术可靠度决定了氢能产业的进程，经过多年发展，我国燃料电池技术获得长足进步，但在产业化方面还存在不足之处，如燃料电池电流密度偏低、燃料电池寿命有待提高等。

燃料电池的流场由槽与脊构成，气体进入流场槽后在扩散作用下进入气体扩散层后到达催化层表面参与反应，而气体由流场槽到达流场脊所对应的催化层表面所经历的路程较长，不利于提高燃料电池的电流密度及其分布均匀性，特别是在高电流密度下，流场脊所对应的催化层表面的反应气体供给不足，不利于提高燃料电池的性能。另外，流场脊处的反应生成水也不易排出，易于造成水淹，影响燃料电池的寿命。

另外，目前PEMFC发动机的耐久性与预期有一定的差距。其中，PEMFC电堆（又名“氢燃料电池堆”，简称“电堆”）的寿命是影响PEMFC发动机的耐久性的重要因素，而电堆的密封性能是影响电堆寿命的关键因素之一。氢燃料电池堆是由多个单体电池以串联方式层叠组合而成。单体电池电极连接时，必须要有严格的密封，密封不良会导致氢气泄漏，降低氢的使用率，影响氢燃料电池堆的效率，严重时会导致电池无法工作，影响电堆寿命。特别是高压高功率密度氢燃料电池堆具有进气压力大的特点，对气体密封的要求更为严格。从密封结构来看，质子交换膜燃料电池为多层结构，每一层中均包含能够独立进行电化学反应的物质输送流道，为了防止反应物氢气、空气及冷却液泄漏，层与层之间设计有相应的密封结构，密封结构的可靠性直接决定了燃料电池的使用寿命。目前，国内主流的密封工艺有点胶密封与预制成形密封。对于点胶密封工艺，是采用点胶机在双极板表面进行点胶，固化后的胶条有高低的误差（双极板上胶条的最高点与最低点差值＞50μm），特别是点胶节点与起始点很难处理，一方面容易导致双极板气密性不能合格，影响电堆的正常运行，另一方面由于胶条有高低的误差，影响气体扩散层的压缩量的均匀性，从而影响电堆的寿命。采用预制成形（密封垫片）密封是指在双极板上安装硅橡胶密封垫片并与膜电极边框进行挤压密封，目前的预制成形密封垫片与双极板的一体化操作过程繁琐，效率不高，且难以实现连续化与自动化。

实用新型内容

本实用新型第一个目的是提供了一种新的双极板结构，能够有效提高催化层表面的反应气体供给，提高电池性能。本实用新型的另一个目的是根据目前预制成形密封方法的缺点进行技术创新，提出了一种简单、高效、高精度、成本低廉、易于实现连续化与自动化的燃料电池密封方法。