[实用新型]整体封装型质子交换膜燃料电池

说明书

本实用新型涉及一种质子交换膜燃料电池，尤其涉及一种整体封装的质子交换膜燃料电池。

燃料电池是一种将燃料的化学能直接转换成电能的发电装置。燃料电池，尤其是质子交换膜燃料电池除了在发电时无污染、噪音低外，还具有无腐蚀、启动快、发电效率高、功率密度大、使用寿命长、制造、装配工作量较小、维修、保养简易等许多优点。因此，在交通、发电、军事、航空、航天诸领域有着广阔的应用前景。

质子交换膜燃料电池主要由多个基本电池单元构成。质子交换膜燃料电池的基本电池单元由两块气体导流板和一片膜电极集合体组成，每片膜电极集合体包括质子交换膜及碳纸。膜电极集合体被夹在两块气体导流板的中间。传统的质子交换膜燃料电池有内穿螺栓和外置螺栓两种压装方法(见图1、2)。图1表示现有的质子交换膜燃料电池的内穿螺栓压装方式，通过端板1、氢、氧导流板2上的螺栓孔3以及内穿螺栓4将电池单元压装在一起。这种压装方式具有组装简易的优点，却因必需在导流板、碳纸及膜等结构材料上打孔而减少了这些材料的有效电化学反应面积，使电池的体积比功率降低；图2表示现有的质子交换膜燃料电池的外置螺栓压装方式，通过端板1和外置螺栓4’将电池单元压装在一起。这种压装方式虽然避免了内穿螺栓压装方式的上述缺陷，却有传统质子交换膜燃料电池所共有的一个弱点：当基本电池单元数量较多时，尤其是在使用中受到震动或冲击性负荷时，基本电池单元在压装螺栓的垂直方向上容易发生位移。为此，一些大功率的质子交换膜燃料电池采用垂直放置方式，以避免水平放置时重力引起的电池中部下垂变形，或在电池的下部另加两根支撑导条(图中未示出)。但依然不能保证在任意方向上有冲击性外力时，电池的膜电极之间正确的位置关系保持不变和密封完好性不变。

本实用新型的目的在于提供一种整体封装的质子交换膜燃料电池，以克服上述问题。

为此，本实用新型提供了一种整体封装型质子交换膜燃料电池，其整体封装结构由端盖、盒形件、电堆及紧固装置构成，所述结构中电堆置于盒形件中，以多个密封条在电堆与盒形件之间形成各自密封的空气通道，该通道连通相应的空气入口出口，形成空气供应系统，在电堆上预形成有氢气通道，该氢气通道连通相应的氢气入口出口，形成氢气供应系统，在电堆两端与端盖之间设有密封垫，将所述空气通道和氢气通道在电堆两端处隔离。

相对于现有技术，根据本实用新型的整体封装型质子交换膜燃料电池，提高了电堆结构的刚度、强度；增加了结构的稳定性，可在各种强震动、冲击环境下可靠工作；减少了体积、重量；有效地增加了电堆的功率密度和功率重量比等参数；有效利用盒形件和电堆之间形成的间隙，形成各种流体和散热通道，增加了膜电极的有效反应面积，尤其适用于氢-空气发电燃料电池；由于这种封装结构的高强度、刚度和稳定性及流体通道结构，可以串联更多的电池组，取得较高的电压和功率，并能形成较大的流体通道保证工作气体的更大流量，使燃料电池有更高的效率；还可采用并联式多联装整体外壳，更有利于电堆的组合和集成，形成大功率、高功率密度和高电压的复合燃料电池电堆。

下面，结合以下示例性的附图，考虑以下具体的示例性实施例的描述，可以更好地理解本实用新型。在附图中：

图1表示现有的质子交换膜燃料电池的内穿螺栓压装方式；

图2表示现有的质子交换膜燃料电池的外置螺栓压装方式；

图3表示根据本实用新型的整体封装型质子交换膜燃料电池的一种单装实施例的外壳的分解图；

图4a表示气体导流板上的空气导流面；

图4b表示气体导流板上的氢气导流面；

图4c表示根据本实用新型的整体封装型质子交换膜燃料电池的单装实施例中的空气和氢气通道；

图5a-5d表示根据本实用新型的整体封装型质子交换膜燃料电池的双联装整体外壳。