[实用新型]金属双极板燃料电池电堆

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种燃料电池，特别是涉及一种金属双极板的燃料电池电堆。

背景技术

质子交换膜燃料电池（PEMFC）是一种直接利用氢能的发电装置，PEMFC把贮存在氢燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能，能量转化效率高；燃料电池环境友好，唯一排放物是水。因此，燃料电池技术被认为是21世纪首选的洁净、高效的发电技术。

燃料电池单体电池主要由膜电极组件，双极板和其他辅助部件组成。为了提高燃料电池的输出功率，通常将若干个单体电池通过直叠或者平铺的方式堆叠在一起，在加上集流板、绝缘板和端板，通过螺杆紧固，组成燃料电池堆。

燃料电池的单电池通常是用石墨板做成单极板后再粘结成双极板。但是石墨单极板多通过雕刻而成，加工速度慢，成品率低，即使在组装成燃料电池堆之后也易于破损；同时石墨双极板体积较大。

目前的发展趋势是使用金属薄板冲压成型为单极板，再焊接或粘结成双极板。如果金属板电池堆的组装还是按照石墨板电池堆的组装方式进行，不仅效率低，各单电池或部件对位困难，同时因为金属板的变形，密封圈容易跑位，导致电池堆组装困难，气密性难以保证。

针对上述问题，一种常用的解决方法是在金属双极板上开定位孔，组装台上设定位杆，组装电池堆时让定位杆通过所有双极板及有关部件的定位孔。这种方法的缺点是定位孔和定位杆的尺寸配合好时，定位比较准确，但拔出定位杆比较困难，同时可能使对位好了的部件发生偏移；而在定位孔直径大于定位杆时拔杆容易，但部件本身就可能在定位杆的周围移动，对位不准。此外，这种方法组装电池堆时密封圈容易跑位，电池堆气密性难以保证。

专利200820156537.7报道了一种铠装式金属板电池堆，组装电池堆时所有部件依次垒装进金属外壳中，该金属外壳即铠甲既对部件定位同时又成为电池堆的包装外壳。缺点是结构复杂，同时部件难以定位。

专利CN1479393A报道的金属板电池堆，通过在两个金属板通孔部位形成的上升壁的匹配，利用模压的方式，依靠金属板上的材料变形，将膜电极组件MEA及密封件夹装在一起。

与CN1479393A专利类似，专利CN1894814A报道的金属板电池堆，其金属板的边缘外伸出来后，依靠压弯机将其弯压转折，将MEA及密封件包压起来。

这种方式靠在组装电池堆的过程中再一次弯压金属板，使其结构变形来夹装各个部件，实际难以实现；电池堆的装夹力难以保证MEA的中心部位接触良好，对于大面积的MEA更是如此；同时，电池堆在拆卸时变得非常困难。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：为克服现有技术的缺陷，提供一种具有新型结构的金属双极板燃料电池电堆，以提高该燃料电池电堆的组装效率。

本实用新型解决其技术问题采用以下的技术方案：

本实用新型提供的金属双极板燃料电池电堆，包括电堆主体，该电堆主体设有多个单电池，每个单电池设有两块金属板，两块金属板均设有多个卡头和卡口，其中第一块金属板的卡头与第二块金属板的卡口配合，使两块金属板和位于其间的膜电极组件连接在一起，形成一个单电池；该单电池与另外的单电池再通过它们的卡头和卡口相连，所有的单电池依靠这种连接方式叠加在一起。

在每块金属板的四周处，设有多个卡口和位于该卡口边沿的卡头。

所述卡头和卡口结构可以采用单卡头及卡口、双卡头及卡口、按扣式卡头及卡口中的一种组合结构。

所述卡头和卡口结构还可以采用单卡头及卡口、双卡头及卡口、按扣式卡头及卡口中的两种以上的组合结构。

本实用新型提供的卡口和卡头上均涂覆有绝缘胶或绝缘漆，或者在所述卡口和卡头上套有绝缘套。

本实用新型与现有技术相比还具有以下的主要优点：

1.由于采用了卡头和卡口，因此在组装时，能够克服多层部件定位困难、密封圈易于跑位导致的密封不严等问题，反应气体经过密封圈产生的外漏及内漏降至零。

2.由于采用了卡头和卡口，因此组装效率比传统结构的金属双极板的燃料电池电堆提高一倍以上。

附图说明

图1为金属板电堆示意图。

图2为金属板电堆组装结构中单电池卡口配合示意图（单卡）。

图3为卡头、卡口及MEA匹配示意图。

图4为双卡式金属板电堆组装结构中卡口配合示意图。

图5为按扣卡金属板电堆组装结构中卡口配合示意图。