[实用新型]一种极板

说明书

本实用新型公开了一种极板，极板表面内周设有流体通道，极板至少1个表面的外周边至少包括第一闭合状密封胶线道和第二闭合状密封胶线道，第一闭合状密封胶线道与第二闭合状密封胶线道呈平行间隔分布或非平行间隔分布；本实用新型大大减小了单道密封胶线可能导致的泄露几率。

技术领域

本实用新型涉及一种极板，尤其适合作为燃料电池或质子交换膜电解水装置的极板。

背景技术

燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。由于燃料电池是通过电化学反应把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，能量转化率高；而且采用氢作为燃料的燃料电池反应产物为水，环境友好，理论上可实现零污染排放；另外，燃料电池没有机械传动部件，运动部件少，工作时噪音很低；而且燃料电池还具有比能量高，可靠性高，燃料范围广，启动时间短，体积小，携带方便等优点。由此可见，从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是目前最有发展前途的发电技术。

从结构上来说，燃料电池通常包括膜电极(也称为MEA)与集电器(CurrentCollector)；其中，燃料电池的膜电极是还原剂(通常为甲醇或氢气等燃料)发生氧化反应以及氧化剂(通常为氧气或空气)发生还原反应的电化学反应场所。传统膜电极主要包括位于中间且其两侧分别一体设有阴极和阳极的质子交换膜(也称为PEM膜)和分别位于质子交换膜上下表面的气体扩散层(也称为GDL膜)组成，为了促进电化学反应的发生，一般还会在阴极、阳极和质子交换膜之间设置催化剂(通常位于质子交换膜与气体扩散层之间的界面)；而集电器通常又称作双极板(Bipolar Plate)，双极板负责把燃料和空气分配到阴阳电极表面以及电堆的散热，也是负责将单电池串联起来组成燃料电池电堆的关键部件，主要起分隔氧化剂、还原剂和冷却剂以及收集电流的作用。

与燃料电池结构类似但工作过程相反，质子交换膜电解水装置是将电能转换成氢气的化学能的电化学装置，和碱性电解槽等制氢装置相比，质子交换膜电解槽具有体积小、效率高、产生的氢气和氧气易收集等优点。在实际工作时，在质子交换膜电解水装置的极板(相当于集流板)上通上电压，并在正极极板的流道中通入水，在催化剂的作用下水分解出的氢离子在电场的作用下飘移在负极形成氢气，通过负极极板的流道流出电解水装置而被收集；同时正极产生的氧气通过正极极板流出电解水装置，由正极极板、负极极板组成的双极板负责将水导入电解水装置的正极，然后导出产生的氢气和氧气，以及为电解水提供电流。

在实际制造时，燃料电池或电解水装置电堆内的流体传输通道(例如燃料电池中的还原剂或氧化剂或冷却剂、质子交换膜电解水装置的氢气、氧气和水)之间，以及流体传输通道和电堆外部之间都需要密封。流体的泄露或电堆内不同流体之间的混合不仅造成浪费、降低电堆和电解水装置的使用性能，而且可能会引起安全事故。在实际规模应用中，一个100千瓦的燃料电池电堆的密封线总长度可能达到1公里左右，因此，燃料电池和电解水装置电堆技术中的密封技术对电堆的安全、寿命、效率等各方面都有巨大的影响。

在现有技术的燃料电池电堆或电解水装置中，通常在石墨或金属极板需要密封的边缘处设置嵌入槽，在该嵌入槽内放置密封垫圈，或通过打胶机在密封的边缘处打一圈胶经过固化后实现密封。然而，这些密封方法通常会面临至少一个以下技术问题：

a.一般只有单个防止泄露的密封道，密封失效风险较高。

b.需要通过对密封圈施加很大的压力才能形成较好的密封，因而在极板的局部区域形成了较大的应力，容易导致极板的损坏或扭曲。

c.需要在极板上预设凹槽，从而增加了极板的厚度要求，降低了燃料电池电堆或电解水装置的功率密度。

d.单条密封圈或密封胶线容易发生塑性形变，密封失效风险较高。

因此，基于以上技术现状，本申请人致力于寻求新的密封技术方案来有效改善燃料电池电堆或电解水装置的密封性能。

发明内容