[發明專利]燃料電池密封組件及密封方法

在審

• 申請號: 201711495635.3
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108054406A
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 馬傳明;曾嘉年;李目武;閆志龍
• 申請（專利權）人: 東莞北京航空航天大學研究院
• 主分類號: H01M8/0271
• 分類號: H01M8/0271;H01M8/0273;H01M8/0276;H01M8/0286
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 張艷美;郝傳鑫

本發明提供一種燃料電池密封組件，包括密封件和支撐結構，用于包含雙極板、膜電極的燃料電池單體的密封，雙極板設有密封槽，膜電極包含質子交換膜，密封件設置于密封槽內，支撐結構包含上支撐結構和下支撐結構，上支撐結構的一端和下支撐結構的一端分別形成供與質子交換膜上頂面和下底面貼合的貼合區，上支撐結構的另一端與下支撐結構的另一端粘合，形成供與密封件抵靠的密封區，本發明提供的燃料電池密封組件結構簡單、生產難度系數低且密封效果好，具有很強的經濟性和實用性。本發明還提供一種燃料電池及燃料電池的密封方法。

技術領域

本發明屬于氫氧質子交換膜燃料電池領域，特別涉及一種燃料電池的密封組件及密封方法。

背景技術

燃料電池是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學能直接轉化為電能的發電裝置。燃料電池由多個單電池疊加組成，每個電池單體主要包括雙極板和膜電極。為確保進入燃料電池的燃料和氧化劑能夠分配到真個膜電極表面而不發生混合，密封技術很關鍵。

現有密封技術中，主要采用密封圈進行密封。申請號為201480029887.5的發明專利，公開了一種燃料電池的密封構造，在膜電極兩側的雙極板密封槽內放置形狀不同的彈性密封材料，一側的主唇和另一側的副唇相互配合，兩側的密封材料在受力時會因產生形變而與膜電極緊貼，達到密封效果。但本發明涉及的不規則形狀的彈性密封材料結構復雜，對加工精度要求高，生產難度大，加工程序復雜，且安裝效率低。

因此，亟需提供一種結構簡單、實用性強。成本低且密封效果好的燃料電池密封組件。

發明內容

本發明目的在于提供一種結構簡單、生產難度系數低且密封效果好的燃料電池密封組件、燃料電池及燃料電池密封方法。

為實現上述目的，本發明提供一種燃料電池密封組件，用于包含雙極板、膜電極的燃料電池單體的密封，所述雙極板設有密封槽，所述膜電極包含質子交換膜，包括：密封件，所述密封件設置于所述密封槽內；支撐結構，所述支撐結構包含上支撐結構和下支撐結構，所述上支撐結構的一端和所述下支撐結構的一端分別形成供與所述質子交換膜上頂面和下底面貼合的貼合區，所述上支撐結構的另一端與所述下支撐結構的另一端粘合，形成供與所述密封件抵靠的密封區。

較佳地，所述密封件由點膠機在所述密封槽內點膠形成。用點膠機直接在密封槽內點膠形成密封件。可以保證密封件在點膠完成后，與雙極板上的密封槽固定結合，這樣避免在密封過程中，密封件產生位移，影響密封效果。

較佳地，所述密封件由彈性材料構成。用彈性材料制成密封件，可賦予密封件很強的形變能力，在密封過程中，密封件可隨著壓力的變化產生形變，更好的將燃料電極密封。

較佳地，所述支撐結構呈Y型，所述支撐結構的Y型開口端形成供與所述質子交換膜上頂面和下底面貼合的貼合區，所述支撐結構的Y型閉合端形成供與所述密封件抵靠的密封區。

本發明還提供一種燃料電池，包括：燃料電池單體如上述所述的燃料電池密封組件，所述燃料電池單體包含雙極板和膜電極，所述雙極板設有密封槽，所述膜電極包含質子交換膜。

上支撐結構和下支撐結構的貼合區可分別對質子交換膜的上頂面和下底面進行粘合，且上支撐結構與下支撐結構的另一端粘合形成密封區，上支撐結構和下支撐結構相互配合，將質子交換膜的邊緣包裹在支撐結構內，實現對質子交換膜的完全密封。另外，密封過程中，密封區與密封件抵靠，一方面可促使上支撐結構與下支撐結構的密封區粘合更加緊密，增強支撐結構對質子交換膜的密封效果，另一方面，密封件與密封區抵靠，實現雙極板密封槽與支撐結構間的密封，阻止質子交換膜兩側氣體互串，增強燃料電池的密封強度，提高燃料電池的安全系數。

較佳地，所述膜電極包括質子交換膜、陽極催化劑層、陽極氣體擴散層、陰極催化劑層和陰極氣體擴散層，所述陽極催化劑層位于所述質子交換膜的上面，所述陽極氣體擴散層位于所述陽極催化劑層的上面，所述陰極催化劑層位于所述質子交換膜的下面，所述陰極氣體擴散層位于所述陰極催化劑層的下面。