[發(fā)明專利]一種高功率密度PEMFC電堆

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510939281.1
• 申請日: 2015-12-15
• 公開（公告）號: CN105428671A
• 公開（公告）日: 2016-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 程立明;魏廣科
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇綠遙燃料電池系統(tǒng)制造有限公司
• 主分類號: H01M8/0243
• 分類號: H01M8/0243;H01M8/0258;H01M8/2465
• 代理公司: 北京天平專利商標(biāo)代理有限公司 11239
• 代理人: 繆友菊

1.一種高功率密度PEMFC電堆，包括兩側(cè)的端板，固定在所述端板內(nèi)側(cè)的集電板，和重復(fù)堆疊在兩側(cè)集電板之間的若干片單元電池，其特征在于，每片所述單元電池均包括三合一膜電極和分布在所述三合一膜電極兩側(cè)的質(zhì)子交換膜燃料電池專用極板，該專用極板的表面一面為平板面，另一面根據(jù)設(shè)計的流場壓制有氣體流場，其中，平板表面涂覆導(dǎo)電緩沖層后貼合在所述三合一膜電極上，流場表面緊密貼合在導(dǎo)電連接件上，所述導(dǎo)電連接件由金屬材料或非金屬材料制成，外部表面設(shè)置有導(dǎo)電鍍層，傳導(dǎo)電流，內(nèi)部具有冷卻液流場，冷卻電堆；

所述質(zhì)子交換膜燃料電池專用極板由如下組分制備而成：

碳纖維短纖40~60份；

樹脂4~18份；

碳粉或石墨粉10~40份；

造孔劑0.5~1.5份；

增強劑DH-41.5~2.5份，

各組分以重量份計。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率密度PEMFC電堆，其特征在于，所述三合一膜電極兩側(cè)的質(zhì)子交換膜燃料電池專用極板分別為陽極專用極板和陰極專用極板，所述陽極專用極板表面的流場深度為0.3~1mm，所述陰極專用極板表面的流場深度為0.5~2mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高功率密度PEMFC電堆，其特征在于，所述陽極專用極板和陰極專用極板的平板表面對稱疊放在三合一膜電極兩側(cè)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率密度PEMFC電堆，其特征在于，所述質(zhì)子交換膜燃料電池專用極板的制備方法為：

（1）混料：將碳纖維短纖與樹脂混合，并攪拌均勻后，再加入碳粉或石墨粉、造孔劑、增強劑DH-4，繼續(xù)攪拌；

（2）壓制：根據(jù)設(shè)計的流場形狀與尺寸，將步驟（1）處理后混合物放入模具內(nèi)壓制成一面為平板面，另一面具有流場結(jié)構(gòu)的極板，該極板厚度為0.6~3mm，孔隙率為50%~80%，孔徑為0.1μm~3μm；

（3）石墨化：將壓制成型的極板進行高溫石墨化處理，石墨化條件為：高溫1800---2300℃，氮氣保護或者在真空氛圍內(nèi)，完成后冷卻待用；

（4）疏水：將石墨化后的極板放入10%~60%的PTFE溶液中浸泡，瀝干后，在300~400℃下灼燒疏水處理，完成后冷卻，得到該質(zhì)子交換膜燃料電池專用極板。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率密度PEMFC電堆，其特征在于，電堆兩側(cè)的兩塊端板之間還設(shè)置有L型定位支撐件，所述L型定位支撐件將若干片所述單元電池固定支撐在兩側(cè)端板之間。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高功率密度PEMFC電堆，其特征在于，所述L型定位支撐件為4個，分別固定在所述端板的四個角上。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率密度PEMFC電堆，其特征在于，單元電池之間通過導(dǎo)電連接件隔開，所述導(dǎo)電連接件的兩面四周具有與單元電池相匹配的密封墊，用于電堆密封。

8.根據(jù)權(quán)利要求1~7任意一項所述的高功率密度PEMFC電堆，其特征在于，電堆兩側(cè)的兩塊端板之間通過工字型緊固件固定，將兩塊端板之間的若干片單元電池壓貼固定。