[實用新型]一種雙極板和膜電極組合體及用其制作的電堆

有效

• 申請號: 202020222876.1
• 申請日: 2020-02-27
• 公開（公告）號: CN211238391U
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 舒正龍;劉征;陳啟章;宋翔
• 申請（專利權）人: 中自環保科技股份有限公司
• 主分類號: H01M8/0273
• 分類號: H01M8/0273;H01M8/0276;H01M8/0256;H01M8/0258;H01M8/1004;H01M8/2483
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 曹晉玲

本實用新型涉及燃料電池雙極板領域，具體涉及到一種雙極板和膜電極組合體及用其制作的電堆。該組合體包括雙極板和膜電極；雙極板陽極極面設有陽極極面密封結構件；雙極板陰極極面設有陰極極面密封結構件；所述膜電極包括依次層疊的陽極側密封邊框、陽極側氣體擴散層、帶催化層的PEM、陰極側氣體擴散層、陰極側密封邊框；所述雙極板和所述膜電極層疊構成組合體；所述陽極極面密封結構件和所述陰極極面密封結構件的彈性模量均小于所述陽極側密封邊框和所述陰極側密封邊框的彈性模量；利用膜電極密封框的硬度支撐雙極板的密封結構件，減少了雙極板的加工難度，裝配更為簡單，降低了生產成本。

技術領域

本實用新型涉及燃料電池雙極板領域，具體涉及到一種雙極板和膜電極組合體及用其制作的電堆。

背景技術

燃料電池電堆主要由端板、絕緣板、集流板、雙極板、密封件、膜電極組件、緊固螺栓組成；其中根據電堆的冷卻形式分為空冷電堆和液冷電堆。空冷電堆主要通過外部空氣對電堆尤其是雙極板進行散熱。空冷電堆的陰極有閉式和開放式兩種，陰極閉式電堆冷卻用空氣和參與反應的空氣分開提供，各自有一路通道，設計和結構相對復雜；而陰極開放式電堆冷卻用空氣和參與反應的空氣同一路供應，空氣在參與反應的過程中同時對電堆尤其是雙極板進行散熱冷卻。

現有的陰極開放式空冷電堆中，一種是陽極板、陰極板分別為獨立的兩塊板，然后通過裝配形成雙極板及其電堆的方式；另一種是將陽極板和陰極板一體設計，即雙極板的一面為陽極極面，另一面為陰極極面，然后通過雙極板的重復裝配形成電堆。

中國專利CN102013493B公開了一種空冷型質子交換膜燃料電池雙極板，其中的雙極板一面為陰極極面，另一面為陽極極面。在陽極極面和陰極極面均采用了多個嵌片與凹槽組合的方式形成氣流通道。上述采用多個凹槽與多嵌片組合的方法，加工成本高，加工難度大，裝配過程復雜。

實用新型內容

本實用新型的目的在于：針對現有技術中雙極板陽極極面和陰極極面均采用多個凹槽和嵌片組合，加工成本高，加工難度大，裝配過程復雜的問題，提供一種雙極板和膜電極的組合體，該組合體充分利用雙極膜和膜電極的組合關系，充分減少了雙極板上凹槽的加工數量，降低了加工難度，裝配簡單，大大降低了生產成本。

為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案為：

一種雙極板和膜電極組合體，包括雙極板和膜電極；

所述雙極板一面為陰極極面、另一面為陽極極面，所述陰極極面設有陰極流道凹槽，所述陽極極面設有陽極流道凹槽；

所述陽極極面設有陽極極面密封結構件；所述陰極極面設有陰極極面密封結構件；

所述膜電極包括依次層疊的陽極側密封邊框、陽極側氣體擴散層、帶催化層的PEM、陰極側氣體擴散層、陰極側密封邊框；在本實用新型中，PEM是指質子交換膜；

所述雙極板和所述膜電極層疊構成組合體；

裝配后，所述陽極極面密封結構件位于所述陽極極面和所述陽極側密封邊框之間；所述陰極極面密封結構件位于所述陰極極面和所述陰極側密封邊框之間；

所述陽極極面密封結構件和所述陰極極面密封結構件的彈性模量均小于所述陽極側密封邊框和所述陰極側密封邊框的彈性模量；彈性模量可視為衡量材料產生彈性變形難易程度的指標，其值越大，使材料發生一定彈性變形的應力也越大，即材料剛度越大，亦即在一定應力作用下，發生彈性變形越小。

所述陽極側密封邊框和所述陰極側密封邊框的彈性形變閾值均大于所述陽極極面密封結構件和所述陰極極面密封結構件的彈性形變閾值。