[发明专利]联锁凸缘密封件

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃料电池装置，尤其是涉及具有联锁凸缘密封件 (interlockable bead seal)的用于燃料电池装置的板例如双极板。

背景技术

燃料电池已经作为一种干净、高效而又环保的能源在很多方面得到 了应用。特别是单个燃料电池可以有序地堆叠在一起构成为电动车辆提 供充足的电量的燃料电池组。燃料电池组已被视为现在车辆中传统内燃 机的潜在替代品。

燃料电池是燃料如氢气和氧化剂如氧气化合产生电能的电化学装 置。氧气一般由空气提供。氢气和氧气化合生成水。例如，其它的燃料 如天然气、甲醇、汽油和煤衍生的合成燃料也可以被使用。

一种已知的燃料电池是质子交换膜燃料电池(PEM)。PEM燃料电 池一般包括三个基本部件：阴极、阳极和电解质膜。阴极和阳极一般包 括一种磨碎的催化剂如铂，该催化剂附在碳颗粒上并与离子交换聚合物 混合。电解质膜夹在阴极和阳极之间，形成膜-电极结合体(MEA)。

在一般的PEM-型燃料电池中，MEA夹在扩散介质或扩散层(DM) 中，扩散介质是由具有弹性的、导电的并且透气的材料如碳化纤维或纸 形成。在一定的设计中，阴极和阳极也被形成在DM上并且把电解质膜 夹在中间。DM作为阴极和阳极的集电器并且为MEA提供机械支撑。DM 和MEA被压在一对导电的双极板之间，双极板也充当收集燃料电池经电 化学反应产生的电流的集电器。

双极板一般包括两个薄的、对立的金属单极板。其中一个金属单极 板在它的一个外表面形成流路，用于把氢气反应物传输到MEA的阳极。 另一个单极板的外表面形成流路，用于把氧化剂反应物传输到MEA的阴 极。当这两个单极板结合时结合面形成用于冷却液流动的流路。例如， 单极板一般是由可成形的金属做成，该金属具有合适的强度、导电性和 耐腐蚀性，如316L合金不锈钢。

在运转中燃料电池组一般被压缩以把其不同的部件保持在一起。为 了防止反应物和其他流体从燃料电池组中泄露，常常要使用密封件。例 如，密封件一般使用垫片。密封件也可以沿着该对极板的围缘设置。

已知的密封件是由弹性材料做成的。用弹性材料做成的密封件用于 样品研究是足够的，然而，弹性材料的成本使其不能用于大规模生产。 另一种已知的密封是由板上相邻两金属凸缘密封件之间的线接触产生 的。然而，在燃料电池组在压缩的过程中可能会使金属凸缘密封件发生 不希望的“压挤”或偏移。在燃料电池组的使用中部件的横向移动也可 以导致不希望的流体泄露。

我们一直需求的是一种在燃料电池组的板间的防止从燃料电池组 的流体泄露并且节省生产成本的牢固凸缘密封件。

发明内容

依据本发明，一种用于燃料电池组板间密封的牢固的联锁凸缘密封 件已被惊奇的发现，其中该凸缘密封件能够防止从燃料电池组的流体泄 露并节省生产成本。

在第一个实施例中，用于双极板的联锁凸缘密封件包括形成在第一 板上的第一细长凸缘和形成在第二板上的第二细长凸缘。第一细长凸缘 具有密封面并且第二细长凸缘具有凹槽。

在另一个实施例中，具有联锁凸缘密封件的双极板包括第一板和第 二板，其中第一板具有带密封面的第一细长凸缘，第二板具有带凹槽的 第二细长凸缘。第一板和第二板被结合在一起。第一细长凸缘基本上与 第二细长凸缘相对设置以形成联锁凸缘密封件。

在另外一个实施例中，一种燃料电池组包括堆叠排列的多个联锁双 极板。多个双极板包括第一双极板和第二双极板。第一双极板具有带凹 槽的第一联锁凸缘密封件。第二双极板具有带密封面的第二联锁凸缘密 封件。第二联锁凸缘密封件的密封面被容纳在第一联锁凸缘密封件的凹 槽中并与其联锁。

附图说明

图1是现有技术中已知的一个说明性的燃料电池组的分解透视图。

图2是图1中燃料电池的一个双极板的俯视图，该双极板具有单个凸 缘密封件。

图3是组装于现有技术中已知的燃料电池组中两个双极板上的单个 凸缘密封件的侧面剖视图。

图4a是本发明的一个实施例中带有联锁凸缘密封件的双极板的侧 面剖视图。

图4b是本发明的另一个实施例中带有联锁凸缘密封件的双极板的 侧面剖视图。

图5是依据本发明的联锁凸缘密封件的侧面剖视图，其中所示联锁 凸缘密封件处于未压缩状态的燃料电池组中