[实用新型]一种双极板和膜电极组合体及用其制作的电堆

说明书

本实用新型涉及燃料电池双极板领域，具体涉及到一种双极板和膜电极组合体及用其制作的电堆。该组合体包括双极板和膜电极；双极板阳极极面设有阳极极面密封结构件；双极板阴极极面设有阴极极面密封结构件；所述膜电极包括依次层叠的阳极侧密封边框、阳极侧气体扩散层、带催化层的PEM、阴极侧气体扩散层、阴极侧密封边框；所述双极板和所述膜电极层叠构成组合体；所述阳极极面密封结构件和所述阴极极面密封结构件的弹性模量均小于所述阳极侧密封边框和所述阴极侧密封边框的弹性模量；利用膜电极密封框的硬度支撑双极板的密封结构件，减少了双极板的加工难度，装配更为简单，降低了生产成本。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池双极板领域，具体涉及到一种双极板和膜电极组合体及用其制作的电堆。

背景技术

燃料电池电堆主要由端板、绝缘板、集流板、双极板、密封件、膜电极组件、紧固螺栓组成；其中根据电堆的冷却形式分为空冷电堆和液冷电堆。空冷电堆主要通过外部空气对电堆尤其是双极板进行散热。空冷电堆的阴极有闭式和开放式两种，阴极闭式电堆冷却用空气和参与反应的空气分开提供，各自有一路通道，设计和结构相对复杂；而阴极开放式电堆冷却用空气和参与反应的空气同一路供应，空气在参与反应的过程中同时对电堆尤其是双极板进行散热冷却。

现有的阴极开放式空冷电堆中，一种是阳极板、阴极板分别为独立的两块板，然后通过装配形成双极板及其电堆的方式；另一种是将阳极板和阴极板一体设计，即双极板的一面为阳极极面，另一面为阴极极面，然后通过双极板的重复装配形成电堆。

中国专利CN102013493B公开了一种空冷型质子交换膜燃料电池双极板，其中的双极板一面为阴极极面，另一面为阳极极面。在阳极极面和阴极极面均采用了多个嵌片与凹槽组合的方式形成气流通道。上述采用多个凹槽与多嵌片组合的方法，加工成本高，加工难度大，装配过程复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对现有技术中双极板阳极极面和阴极极面均采用多个凹槽和嵌片组合，加工成本高，加工难度大，装配过程复杂的问题，提供一种双极板和膜电极的组合体，该组合体充分利用双极膜和膜电极的组合关系，充分减少了双极板上凹槽的加工数量，降低了加工难度，装配简单，大大降低了生产成本。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种双极板和膜电极组合体，包括双极板和膜电极；

所述双极板一面为阴极极面、另一面为阳极极面，所述阴极极面设有阴极流道凹槽，所述阳极极面设有阳极流道凹槽；

所述阳极极面设有阳极极面密封结构件；所述阴极极面设有阴极极面密封结构件；

所述膜电极包括依次层叠的阳极侧密封边框、阳极侧气体扩散层、带催化层的PEM、阴极侧气体扩散层、阴极侧密封边框；在本实用新型中，PEM是指质子交换膜；

所述双极板和所述膜电极层叠构成组合体；

装配后，所述阳极极面密封结构件位于所述阳极极面和所述阳极侧密封边框之间；所述阴极极面密封结构件位于所述阴极极面和所述阴极侧密封边框之间；

所述阳极极面密封结构件和所述阴极极面密封结构件的弹性模量均小于所述阳极侧密封边框和所述阴极侧密封边框的弹性模量；弹性模量可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标，其值越大，使材料发生一定弹性变形的应力也越大，即材料刚度越大，亦即在一定应力作用下，发生弹性变形越小。

所述阳极侧密封边框和所述阴极侧密封边框的弹性形变阈值均大于所述阳极极面密封结构件和所述阴极极面密封结构件的弹性形变阈值。