[發明專利]一種燃料電池空冷一體化膜電極結構及其制備方法

有效

• 申請號: 202111484728.2
• 申請日: 2021-12-07
• 公開（公告）號: CN113871647B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 沈新龍;曹寅亮;方蕾;茹皓;孫基文;李伯球;徐乃濤;徐淳川
• 申請（專利權）人: 浙江天能氫能源科技有限公司
• 主分類號: H01M8/0258
• 分類號: H01M8/0258;H01M8/026;H01M8/0263;H01M8/021;H01M8/0228;H01M8/0267;H01M8/0276;H01M8/04014;H01M8/1006
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 沈金龍

1.一種燃料電池空冷一體化膜電極結構，包括膜電極組件和分別位于膜電極組件兩側的空氣流道層和氫氣流道層，空氣流道層設有空氣流道，氫氣流道層設有氫氣流道，所述氫氣流道沿膜電極組件的長軸方向設置，所述空氣流道沿膜電極組件的短軸方向設置，其特征在于，

所述氫氣流道層包括氫氣流道形成板，所述氫氣流道形成板向膜電極組件方向間隔凸起形成氫氣流道脊，相鄰兩條氫氣流道脊之間形成氫氣流道槽，所述氫氣流道脊從氫氣流道的進口端向出口端成多段折線型延伸，且所述氫氣流道脊在各段折線彎折處開設有連通氫氣流道槽的第一開口；其中，位于遠離膜電極組件一側設有流道底板，膜電極組件與流道底板之間夾持氫氣流道形成板形成氫氣流道，氫氣流道形成板的外周還設有一圈氫氣側密封膠塊；

所述空氣流道層包括空氣流道形成板，所述空氣流道形成板向膜電極組件方向間隔凸起形成空氣流道脊，相鄰兩條空氣流道脊之間形成空氣流道槽，所述空氣流道脊從空氣流道的進口端向出口端成多段折線型延伸，且所述空氣流道脊在各段折線彎折處開設有連通空氣流道槽的第二開口；其中，膜電極組件與堆疊時相鄰燃料電池空冷一體化膜電極結構的流道底板之間夾持空氣流道形成板形成空氣流道，空氣流道形成板垂直空氣流動方向的兩側分別設有空氣側密封膠塊；

所述流道底板、空氣側密封膠塊上，以及氫氣流道的入口端和出口端與氫氣側密封膠塊之間，均留有相互貫通的氫氣進氣/排氣通道。

2.如權利要求1所述的燃料電池空冷一體化膜電極結構，其特征在于，氫氣流道槽和空氣流道槽的寬為0.2~2mm，深0.2~2mm。

3.如權利要求1所述的燃料電池空冷一體化膜電極結構，其特征在于，所述空氣流道形成板的厚度為0.1~0.5mm；氫氣流道形成板的厚度為0.5~1mm。

4.如權利要求1所述的燃料電池空冷一體化膜電極結構，其特征在于，成多段折線型的氫氣流道脊中每段的長度相同；成多段折線型的空氣流道脊中每段的長度相同。

5.如權利要求4所述的燃料電池空冷一體化膜電極結構，其特征在于，第一開口在高度方向橫跨整個氫氣流道脊，第一開口的寬度為每段氫氣流道脊長度的1/20~1/5；第二開口在高度方向橫跨整個空氣流道脊，第二開口的寬度為每段空氣流道脊長度的1/20~1/5。

6.如權利要求1所述的燃料電池空冷一體化膜電極結構，其特征在于，所述氫氣流道形成板和空氣流道形成板的材質為不銹鋼，表面預鍍或后處理一層耐腐蝕和/或減小接觸電阻的表面涂層。

7.如權利要求1所述的燃料電池空冷一體化膜電極結構，其特征在于，所述空氣流道層與膜電極組件之間設有空側墊片，所述空側墊片具有用于避讓空氣流道的第一避讓孔，以及位于兩端的、用于形成氫氣進氣/排氣通道的第二避讓孔。

8.如權利要求1~7任一所述燃料電池空冷一體化膜電極結構的制備方法，其特征在于，所述氫氣流道形成板和空氣流道形成板均由成卷材料經翅片機沖壓形成氫氣流道槽或空氣流道槽，再切割或沖裁成所述氫氣流道形成板或空氣流道形成板。

9.如權利要求8所述的制備方法，其特征在于，翅片機沖壓時壓力為3~8噸。

10.如權利要求8所述的制備方法，其特征在于，裝配時，先將氫氣流道形成板固定到流道底板上，將氫氣側密封膠塊以注膠或者密封膠塊形式粘接于流道底板上；再將膜電極組件粘接于氫氣側密封膠塊上；然后將空氣流道形成板放于膜電極組件上，通過空氣側密封膠塊以注膠或者帶粘性膠塊粘接固定。