專利名稱：一種質(zhì)子交換膜燃料電池堆復(fù)合端板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及質(zhì)子交換膜燃料電池，尤其涉及質(zhì)子交換膜燃料電池端板。
技術(shù)背景質(zhì)子交換膜燃料電池是一種發(fā)電裝置，它具有能量轉(zhuǎn)換效率高，污染物排 放少的顯著優(yōu)點(diǎn)。一般的質(zhì)子交換膜燃料電池是由陰極、陽極和陰極與陽極間的電解質(zhì)膜(MEA膜電極)組成。在陰、陽極兩側(cè)設(shè)有流場(chǎng)，當(dāng)燃料和氧化劑通過流場(chǎng)持 續(xù)不斷地供應(yīng)到陰、陽極側(cè)時(shí)，燃料電池就產(chǎn)生了電能。為使燃料電池發(fā)出電 能的電壓達(dá)到實(shí)用目的，需將若干節(jié)的電池組裝成電池堆。在每節(jié)電池的極間 安有導(dǎo)電的隔板(雙極板)。目前,燃料電池堆一般由數(shù)拾節(jié)至上百節(jié)組成。為使燃料電池堆正常發(fā)電， 各節(jié)電池間必須有良好的接觸，因此當(dāng)若干節(jié)燃料電池組裝成燃料電池堆時(shí)， 必須通過端板和緊固螺栓對(duì)各節(jié)電池施加壓力，以保證各節(jié)間的接觸良好。燃料電池堆工作時(shí)，燃料、氧化劑、冷卻水及電化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物(水)和 廢氣要通過端板上的相應(yīng)孔道導(dǎo)入或?qū)С鋈剂想姵囟?。由于燃料電池堆工作時(shí)， 在燃料電池堆附近存在電場(chǎng)，因此端板要具有耐電化學(xué)腐蝕的性能?；谏鲜鲂枨螅税逡哂幸欢ǖ膭偠群蛷?qiáng)度，以保證在壓緊電池時(shí)，本 身不變形，保證在整個(gè)平面上，相鄰的電極、雙極板及流場(chǎng)都能有良好的接觸。 同樣，端板還要耐強(qiáng)電場(chǎng)下的電化學(xué)腐蝕，以確保在燃料電池工作時(shí)，除燃料 和氧化劑外，無其它物質(zhì)進(jìn)入燃料電池，造成膜電極被污染?，F(xiàn)有技術(shù)的質(zhì)子交換膜燃料電池的端板通常采用同一種金屬或非金屬材料 制作。金屬材料通常采用不銹鋼或鋁合金，非金屬材料通常采用玻璃布層壓板或工程塑料。現(xiàn)有技術(shù)的不足是采用鋁合金材料制作質(zhì)子交換膜燃料電池端板，其重量輕，厚度小，但不耐電化學(xué)腐蝕；采用不銹鋼材料制作質(zhì)子交換膜 燃料電池端板，耐電化學(xué)腐蝕性比采用鋁合金好，但重量重。采用玻璃布層壓 板或工程塑料制成的質(zhì)子交換膜燃料電池端板，耐電化學(xué)腐蝕，但厚度大。發(fā)明內(nèi)容為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種質(zhì)子交換膜燃料電池 堆復(fù)合端板，使之同時(shí)具有金屬材料端板和非金屬材料端板的優(yōu)點(diǎn)，用于將燃料電池中的雙極板和MEA夾持到一起并保持一定的接觸壓力，以保證燃料電池 堆正常工作。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是 一種質(zhì)子交換膜燃料電池堆復(fù)合 端板，由金屬材料制成的外板和絕緣材料制成的內(nèi)板組成，內(nèi)板與導(dǎo)流板鄰接， 其結(jié)構(gòu)在于所述的絕緣材料制成的內(nèi)板是一塊周邊開有圓孔， 一面為平面，另一面的前后兩端設(shè)有兩個(gè)流體進(jìn)出口通道凸臺(tái)，在兩個(gè)流體進(jìn)出口通道凸臺(tái) 中間設(shè)有若干個(gè)定位凸臺(tái)的板，板的每?jī)蓚€(gè)凸臺(tái)之間開由若干螺釘孔，流體進(jìn)出 口通道凸臺(tái)上分別開有反應(yīng)氣進(jìn)出口和冷卻劑進(jìn)出口，內(nèi)板與集流板鄰接的平 面上的反應(yīng)氣進(jìn)出口和冷卻劑進(jìn)出口與電池堆內(nèi)的各個(gè)相應(yīng)的接口連接，凸臺(tái) 上的各個(gè)進(jìn)出口與外部管線連接，所述的金屬材料制成的外板是一個(gè)槽型，， 內(nèi)板置于外板的槽內(nèi)，外板的底面平板的與內(nèi)板上開有圓孔的對(duì)應(yīng)位置開有螺 釘孔，與內(nèi)板上設(shè)有凸臺(tái)的對(duì)應(yīng)位置開有凸臺(tái)伸出孔，內(nèi)板的凸臺(tái)由凸臺(tái)伸出 口伸出，凸臺(tái)的頂平面與外板面平齊，內(nèi)外板之間通過螺釘和粘接劑聯(lián)成一體， 內(nèi)、外板共同承受質(zhì)子交換膜燃料電池堆的夾緊力。本實(shí)用新型的質(zhì)子交換膜燃料電池堆復(fù)合端板，其結(jié)構(gòu)在于所述的內(nèi)板由 工程塑料制成，所述的外板由鋁合金或鈦合金制成。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1、 由于采用內(nèi)、外板組合的復(fù)合端板，使本實(shí)用新型的端板集單一金屬材 料的端板和單一工程塑料的端板的優(yōu)點(diǎn)于一體，與同樣厚度的由不銹鋼材料制 成的端板相比，其強(qiáng)度接近，但耐腐蝕性優(yōu)于不銹鋼端板，重量比不銹鋼材料 制成的端板輕。與同樣強(qiáng)度的由非金屬材料制成的端板相比其厚度小，重量與 非金屬材料制成的端板接近或相同。2、 所有同燃料、氧化劑、冷卻水及尾氣接觸的部分均在工程塑料制成的內(nèi) 板上，與外板不接觸，較好的解決了端板電化學(xué)腐蝕的問題。3、 內(nèi)板采取平板上設(shè)有凸臺(tái)，外板設(shè)計(jì)成槽型的結(jié)構(gòu)形式，可以較好的保證端板的機(jī)械強(qiáng)度，保證端板對(duì)電池堆的膜電極、雙極板和導(dǎo)流板的挾緊力。4、 采用此種端板組裝的燃料電池堆具有重量輕、幾何尺寸小、耐腐蝕的特占。


本實(shí)用新型有附圖5幅，其中圖1是質(zhì)子交換膜燃料電池堆的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。圖2是本實(shí)用新型的復(fù)合端板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實(shí)用新型的復(fù)合端板的裝配示意圖。圖4是本實(shí)用新型的復(fù)合端板在連接螺釘處的剖面示意圖。圖5是本實(shí)用新型的復(fù)合端板在流體進(jìn)出口處的剖面示意圖。附圖中，1、端板2、螺栓3、燃料電池4 、螺帽5、螺釘 6、內(nèi)板 7、夕卜板。
具體實(shí)施方式
附圖2 附圖5給出的實(shí)施例，外板采用鋁合金制作，內(nèi)板采用工程塑料制 作，用螺釘加粘接的方法將內(nèi)、外板組合成復(fù)合端板。內(nèi)板前后兩端設(shè)有兩個(gè) 流體進(jìn)出口通道凸臺(tái)，在兩個(gè)流體進(jìn)出口通道凸臺(tái)中間設(shè)有三個(gè)定位凸臺(tái)，板的 每?jī)蓚€(gè)凸臺(tái)之間開由三個(gè)螺釘孔，流體進(jìn)出口通道凸臺(tái)上分別開有反應(yīng)氣進(jìn)出 口和冷卻劑進(jìn)出口 ，與導(dǎo)流板鄰接的反應(yīng)氣進(jìn)出口和冷卻劑進(jìn)出口與電池堆內(nèi)的各個(gè)相應(yīng)的接口連接，凸臺(tái)上的各個(gè)進(jìn)出口與外部管線連接。外板采用鋁合 金制作，厚度同不銹鋼制作的端板厚度相近，但重量輕。外板呈槽型，內(nèi)板置 于外板的槽型殼的槽內(nèi)，外板的底面平板的與內(nèi)板上開有圓孔的對(duì)應(yīng)位置開有 螺釘孔，與內(nèi)板上設(shè)有凸臺(tái)的對(duì)應(yīng)位置開有凸臺(tái)伸出孔，內(nèi)板的凸臺(tái)由凸臺(tái)伸 出口伸出，凸臺(tái)的頂平面與外板面平齊，內(nèi)外板之間相互接觸處，通過螺釘和 粘接劑聯(lián)接，使內(nèi)外板成為一體，這樣，內(nèi)、外板共同承受質(zhì)子交換膜燃料電 池堆的夾緊力。而所有同燃料、氧化劑、冷卻水及尾氣接觸的部分均在工程塑 料制成的內(nèi)板上，徹底解決了端板電化學(xué)腐蝕的問題。裝配前先將螺釘5、內(nèi)板6及外板7清洗干凈，去除表面油污，然后在內(nèi)、 外板相接觸的表面上涂粘接劑，最后將螺釘5穿入外板上的孔，擰入內(nèi)板上的 螺孔并擰緊，將兩者連接成一體。
權(quán)利要求1. 一種質(zhì)子交換膜燃料電池堆復(fù)合端板，由金屬材料制成的外板和絕緣材料制成的內(nèi)板組成，內(nèi)板與導(dǎo)流板鄰接。其特征在于所述的絕緣材料制成的內(nèi)板是一塊周邊開有圓孔，一面為平面，另一面的前后兩端設(shè)有兩個(gè)流體進(jìn)出口通道凸臺(tái)，在兩個(gè)流體進(jìn)出口通道凸臺(tái)中間設(shè)有若干個(gè)定位凸臺(tái)的板，板的每?jī)蓚€(gè)凸臺(tái)之間開由若干螺釘孔，流體進(jìn)出口通道凸臺(tái)上分別開有反應(yīng)氣進(jìn)出口和冷卻劑進(jìn)出口，內(nèi)板與集流板鄰接的平面上反應(yīng)氣進(jìn)出口和冷卻劑進(jìn)出口與電池堆內(nèi)的各個(gè)相應(yīng)的接口連接，凸臺(tái)上的各個(gè)進(jìn)出口與外部管線連接，所述的金屬材料制成的外板是一個(gè)槽型的殼板，內(nèi)板置于外板的槽內(nèi)，外板的底面平板的與內(nèi)板上開有圓孔的對(duì)應(yīng)位置開有螺釘孔，與內(nèi)板上設(shè)有凸臺(tái)的對(duì)應(yīng)位置開有凸臺(tái)伸出孔，內(nèi)板的凸臺(tái)由凸臺(tái)伸出口伸出，凸臺(tái)的頂平面與外板面平齊，內(nèi)外板之間通過螺釘和粘接劑聯(lián)成一體，內(nèi)、外板共同承受質(zhì)子交換膜燃料電池堆的夾緊力。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1的質(zhì)子交換膜燃料電池堆復(fù)合端板，其特征在于所述的 內(nèi)板由工程塑料制成，所述的外板由鋁合金或鈦合金制成。
專利摘要一種質(zhì)子交換膜燃料電池堆復(fù)合端板，由外板和內(nèi)板組成，內(nèi)板是一塊周邊開有圓孔，前后兩端設(shè)有流體進(jìn)出口通道凸臺(tái)，中間設(shè)有若干個(gè)定位凸臺(tái)的板，板的每?jī)蓚€(gè)凸臺(tái)之間開由若干螺釘孔，流體進(jìn)出口通道凸臺(tái)上分別開有反應(yīng)氣進(jìn)出口和冷卻劑進(jìn)出口，內(nèi)板的反應(yīng)氣進(jìn)出口和冷卻劑進(jìn)出口與電池堆內(nèi)的各個(gè)相應(yīng)的接口連接，凸臺(tái)上的各個(gè)進(jìn)出口與外部管線連接，外板是一個(gè)槽型的殼板，內(nèi)板置于外板的槽內(nèi)，外板的底面平板的與內(nèi)板上開有圓孔的對(duì)應(yīng)位置開有螺釘孔，與內(nèi)板上設(shè)有凸臺(tái)的對(duì)應(yīng)位置開有凸臺(tái)伸出孔，內(nèi)板的凸臺(tái)由凸臺(tái)伸出口伸出，凸臺(tái)的頂平面與外板面平齊，內(nèi)外板之間通過螺釘和粘接劑聯(lián)成一體。
文檔編號(hào)H01M8/10GK201117728SQ200720013599
公開日2008年9月17日 申請(qǐng)日期2007年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月27日
發(fā)明者侯中軍, 徐洪峰, 朋 戚, 明平文 申請(qǐng)人:新源動(dòng)力股份有限公司