[发明专利]一种直接甲醇燃料电池中双极板与膜电极的密封方法

说明书

本发明提供一种直接甲醇燃料电池中双极板与膜电极的密封方法，涉及燃料电池密封技术领域，所述直接甲醇燃料电池的膜电极包括质子交换膜，所述质子交换膜上方设有阳极催化剂层，下方设有阴极催化剂层，所述阳极催化剂层和阴极催化剂层的外侧均设有气体扩散层，上下方的气体扩散层外侧均设有双极板，所述双极板包括双极板主板、双极板副板和双极板侧板，所述双极板与气体扩散层之间还设有回型密封框，所述回型密封框包括上密封框和下密封框，通过所述回型密封框进行热压固定从而对其内部的气体扩散层进行密封，所述上密封框和下密封框的内侧均设有密封垫，本发明直接甲醇燃料电池的密封性好，甲醇无泄漏，电池使用寿命长。

技术领域

本发明涉及燃料电池密封技术领域，具体涉及一种直接甲醇燃料电池中双极板与膜电极的密封方法。

背景技术

随着自然资源的日益缺乏和人们环保意识的提高，燃料电池作为一种绿色能源受到越来越多的青睐，它具有高能量比、模块化、方便持久和环境友好等优点，可同时解决节能和环保两大难题。以甲醇作为燃料的质子交换膜燃料电池称为甲醇燃料电池（DMFC），它具有结构简单、燃料便于携带与储存、理论比能量高等优点，在小型可移动电源和微型电源方面具有广阔应用前景，被认为是锂离子电池的理想代替品。

在甲醇燃料电池的工作过程中，一定浓度的甲醇溶液从电池的阳极流场结构中通过，在液体的流动过程中，甲醇溶液经过阳极扩散层，至阳极催化层处被氧化。透过质子交换膜，作为反应产物的质子得以迁移到阴极一侧，电子则通过外电路由阳极向阴极传递，并在此过程中对外做功。同时，在阳极膜电极三合一组件MEA中电解质的作用下，CO₂气体以气泡的形式在阳极流场内随甲醇溶液排出。在电池的阴极一侧，阴极集流板流场结构均匀分配后的空气或氧气扩散进入阴极催化层，被来自阳极的质子电化学还原，生成的水蒸气或液态形式的水与反应尾气一起离开电池的阴极流场，这种电池的期望工作温度为120℃以下，比标准的质子交换膜燃料电池略高，其效率大约是40%左右。

膜电极三合一组件（MEA）由质子交换膜和催化电极组成，是 DMFC发电的关键核心部件， 膜电极与其两侧的双极板组成了DMFC 的基本单元-单电池。对于甲醇燃料电池（DMFC）这种低温燃料电池，一般采用橡胶或低温下可固化的密封胶作为密封材料，与双极板和电池外壳配合实现电池的密封，对于甲醇燃料电池（DMFC）而言其单电池密封性能的好坏与密封材料、密封结构、膜电极三合一组件（MEA）的结构和双极板结构密切相关，甲醇燃料电池的密封性能直接影响其使用寿命与使用效率。

中国专利CN 101335362 A公开了一种高性能、低成本圆形直接甲醇燃料电池，包括外壳，外壳内设置膜电极，膜电极内为电池液室，外壳与膜电极之间为空气室，膜电极两端设置绝缘密封圈，在电池组的阴极端、阳极端分别设置阴极输出件、阳极输出件，阳极输出件外侧设置导水阻气膜，导水阻气膜外侧设置集水器，在阴极输出件上设置与电池液室相通的单向阀和排污螺钉装置。本发明结构合理，工作性能好，其中，进一步公开了绝缘密封圈采用聚四氟乙烯材料，该发明中利用聚四氟乙烯材料进行密封，但是由于聚四氟乙烯具有“冷流性”，即材料制品在长时间连续载荷作用下发生的塑性变形（蠕变），如当聚四氟乙烯材料用作密封垫时，为密封严密而把螺栓拧得很紧，达到一定的压缩应力时，会使密封垫圈产生“冷流”（蠕变）而被压扁，影响密封性能，所以该发明甲醇燃料电池的实际密封性能并不好。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种直接甲醇燃料电池中双极板与膜电极的密封方法。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：