[实用新型]一种适用于扁平密封槽的双极板密封结构

说明书

技术领域

本实用新型质子交换膜燃料电池领域，尤其涉及质子交换膜燃料电池双极板密封结构。

背景技术

现有技术的燃料电池双极板与膜电极之间的密封主要通过胶线密封实现，包括线密封和面密封两种。线密封是将胶线置于密封槽内，为防止胶线溢出或错位，通常采用胶粘接(将胶线粘在双极板的密封槽上，或粘在膜电极边框上，或两者兼具)或在胶线槽沿线预留胶线溢出的空间；面密封是用密封片在双极板的密封区密封。现有技术的不足是：线密封由于粘接是用粘接力将胶线束缚，造成应力较为集中，导致膜电极边框形变，进而造成膜电极物理结构失效；而且对粘接力和操作精度要求较高，实际密封效果难以保证；预留空间式线密封在胶线溢出到预留空间时，胶线在膜电极两侧会发生错位，导致该处密封能力下降，同时也会对膜电极边框形成剪切进而造成膜电极物理结构失效；面密封时密封片与极板间的结合力或者是摩擦力不够，密封可靠性难以保障。

发明内容

本实用新型的目的是开发一种适用于扁平密封槽的双极板密封结构，克服现有技术的不足。

本实用新型采取的技术方案是：一种适用于扁平密封槽的双极板密封结构，包括双极板、膜电极边框和密封胶线，双极板上设有密封槽，密封胶线置于密封槽内，膜电极边框置于密封胶线上，其特征在于：所述双极板上的密封槽底是平面，密封槽的两边是凸起的双极板密封槽内沿和双极板密封槽外沿；所述密封胶线伸出双极板密封槽外沿，密封胶线位于密封槽内部分的横断面呈波纹状，密封胶线位于伸出双极板密封槽外沿部分的横断面为凹槽状，凹槽底部是平板，端部外侧与双极板及膜电极边框外沿平齐。

本实用新型所述一种适用于扁平密封槽的双极板密封结构，其特征在于：所述密封胶线伸出双极板密封槽外沿部分的凹槽底部平板的厚度为膜电极中心高出边框的高度差的1～3倍；密封胶线在密封槽内的体积占该处密封槽截面积的60％～100％；密封胶线在密封槽内波纹的波峰数量为2～4个。

本实用新型所述一种适用于扁平密封槽的双极板密封结构，其特征在于：所述密封胶线为丁腈橡胶、氯丁橡胶、氯基橡胶、氟橡胶、氯醚橡胶、硅橡胶、工程塑料、陶瓷、石墨或石墨复合材料制成。

有益效果是：

1、密封胶线上的凹槽与双极板密封槽外沿凸起配合，起到相互限位的作用；在电堆组装和运行过程中，密封胶线凹槽处和在双极板密封槽内处的同时受力。这两方面作用都使电堆具有稳定可靠的密封性能；密封胶线在密封槽内呈波纹状结构，呈多级密封，并有利于在保证填充率的同时提升胶线高度，更有效提升密封效果；

2、在各节双极板间形成有效限位，有助于防止单池过压，进而保证电堆多节间的一致性；

3、密封槽外沿凸起处与密封胶线凹槽处容易对正，方便胶线放置，提高操作效率；

4、胶线用材广泛，易于获取，可根据性能或成本需要进行选取；

5、密封胶线受压后外缘凸出电堆外侧，可以防止金属双极板间短路，保证电堆的绝缘性；密封胶线受压后外缘凸出电堆外侧，可以防止外界冲击振动直接作用于电堆本体，起到缓冲减震的作用。

附图说明

图1是未加压状态下具有2个波峰的密封结构切面示意图。

图2是未加压状态下具有3个波峰的密封结构切面示意图。

图中，1.膜电极边框；2.双极板；3.双极板密封槽；4.双极板密封槽外沿；5.双极板外沿；6.密封胶线。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明。

适用于扁平密封槽的双极板密封结构，包括双极板2、膜电极边框1和密封胶线6，双极板2上设有密封槽3，密封胶线6置于密封槽3内，膜电极边框1置于密封胶线6上，双极板2上的密封槽3底是平面，密封槽3的两边是凸起的双极板密封槽内沿和双极板密封槽外沿4；密封胶线6伸出双极板密封槽外沿4，密封胶线6位于密封槽内部分的横断面呈波纹状，密封胶线6位于伸出双极板密封槽外沿部分的横断面为凹槽状，凹槽底部是平板，端部外侧与双极板2及膜电极边框1外沿平齐。

实施例1：

质子交换膜燃料薄双极板由0.2mm厚的304SS不锈钢制成，密封胶线凹槽处厚度为膜电极中心高出边框高度差的1倍；密封胶线在密封槽内的体积占该处密封槽总截面积的80％，此处密封胶线有两个波峰；密封胶线外沿与双极板及膜电极边框外沿平齐，密封胶线与膜电极边框接触的面为平面；胶线用材为硅橡胶。

实施例2：

质子交换膜燃料薄双极板由0.1mm厚钛合金制成，密封胶线凹槽处厚度为膜电极中心高出边框高度差的2倍；密封胶线在密封槽内的体积占该处密封槽总截面积的100％，此处密封胶线有四个波峰；密封胶线外沿与双极板及膜电极边框外沿平齐，密封胶线与膜电极边框接触的面为平面；胶线用材为硅橡胶。