1.本技术属于燃料电池技术领域,具体涉及一种密封结构、燃料电池电堆以及车辆。
背景技术:2.质子交换膜燃料电池,是一种以氢气为燃料,直接将化学能转换为电能的发电装置。燃料电池的能量密度高、启动速度快、操作温度低、产物无污染等优点,使得其在新能源汽车领域具有潜在的应用价值。燃料电池堆的结构,通常为数百片膜电极、双极板和密封件堆叠而成,通过两侧的端板、绝缘板和集流板施加紧固力、汇集输出能量、隔绝高压等,电堆端板之间通过捆扎带、拉杆、螺杆等紧固连接,组成燃料电池堆。在燃料电池电堆内部,反应气体(氢气和空气)以及冷却剂通过双极板的总管口分配至每片单电池,因此,总管口的尺寸大小直接影响电堆三腔流阻大小。在每片单电池内部,氢气和空气分别通过阳极侧和阴极侧流道分布均匀,传递给膜电极。在膜电极内部质子交换膜两侧阴、阳极的催化剂作用下,阴、阳极反应介质发生电化学反应,将化学能转换为电能。
3.电堆密封结构设计对于电堆密封性能和寿命具有重要意义,避免燃料电池堆受外界环境的影响,起到防水防尘和绝缘的作用。由于目前电堆密封材料和密封结构设计的缺陷,导致电堆不可能完全不存在氢气泄漏,因此,如何优化电堆密封设计,防止电堆气体外漏,对于保障电堆安全具有重要意义。
技术实现要素:4.为解决上述技术问题,本技术提供一种密封结构、燃料电池电堆以及车辆,用于解决电堆的气密性,保证了电堆在实际使用过程中的安全和可靠性,同时方便整堆的工艺装配。
5.实现本技术目的所采用的技术方案为,一种密封结构,应用于燃料电池电堆的堆芯与集流板之间,所述密封结构包括交替堆叠设置的至少一个假膜电极和至少一个极板单元;所述假膜电极为设有密封圈、且无法进行电化学反应的膜电极结构,所述密封圈与所述堆芯的密封圈的结构相同。
6.在一些实施方式中,所述假膜电极包括边框、支撑层和所述密封圈,所述边框设于所述支撑层的外围,所述密封圈连接于所述边框。
7.在一些实施方式中,所述密封圈与所述边框一体成型。
8.在一些实施方式中,所述密封圈的中部设有向外凸出的凸部。
9.在一些实施方式中,所述极板单元包括两块单极板,且至少一块所述单极板为无法供流体介质流通的假单极板。
10.在一些实施方式中,所述假膜电极和所述极板单元的数量均为两个以上,位于端部的所述极板单元包含单极板和所述假单极板。
11.在一些实施方式中,所述单极板和所述假单极板上均设置有至少两个流体通口,所述至少两个流体通口对称分布于所述双极板的长边方向的两端;所述单极板设有流道。
12.在一些实施方式中,所述假单极板上设置六个所述流体通口,六个所述流体通口呈中心对称,六个所述流体通口中的至少一个与所述流道不连通。
13.基于同样的发明构思,本技术还提供一种燃料电池电堆,包括堆芯,所述堆芯包括交替堆叠设置的至少两个膜电极和至少两个双极板;所述堆芯沿堆叠方向的至少一端设有上述的密封结构;所述密封结构靠近所述集流板的一侧为假膜电极;所述密封结构靠近所述堆芯的一侧为极板单元,且所述极板单元与所述堆芯的端部的膜电极接触。
14.在一些实施方式中,所述堆芯沿堆叠方向的两端均设有所述密封结构,且两端的所述密封结构相同。
15.在一些实施方式中,所述假膜电极与所述膜电极在未设置ccm三合一组件时的结构相同。
16.在一些实施方式中,所述双极板上设有两个极耳,两个所述极耳分别位于所述双极板的两相对边上。
17.在一些实施方式中,两个所述极耳错位分布,或者两个所述极耳呈中心对称分布。
18.在一些实施方式中,两个所述极耳分别位于所述双极板的两个短边上。
19.基于同样的发明构思,本技术还提供一种车辆,包括上述的燃料电池电堆。
20.由上述技术方案可知,本技术提供的密封结构应用于燃料电池电堆的堆芯与集流板之间。该密封结构包括交替堆叠设置的至少一个假膜电极和至少一个极板单元。假膜电极与堆芯中的膜电极结构类似,区别在于无法进行电化学反应,假膜电极上设有密封圈,且该密封圈与堆芯内部的密封圈的结构相同,由此堆芯端侧的密封圈与堆芯内部的密封圈可以通用,一方面减少密封圈设计种类,降低模具成本,并且装配工艺更简单;另一方面,由于密封圈相同,在电堆紧固组件的压缩作用下,各密封圈的变形情况以及密封的区域基本一致,能够最大程度降低电堆中流体介质尤其是氢气的泄漏。
附图说明
21.图1为本技术实施例1中密封结构的爆炸图。
22.图2为图1的密封结构中假膜电极的结构示意图。
23.图3为图2的假膜电极中密封圈的结构示意图。
24.图4为图3的密封圈的端面结构图。
25.图5为图1的密封结构中双极板的结构示意图。
26.图6为图5的双极板的爆炸图。
27.图7为本技术实施例2中燃料电池电堆的结构示意图。
28.图8为图7的燃料电池电堆中堆芯的结构示意图。
29.图9为图8的燃料电池电堆中膜电极的结构示意图。
30.图10为本技术实施例3的车辆的结构框图。附图标记说明:10-密封结构;11-假膜电极;12-极板单元;13-密封圈,131-凸部;14-假双极板,141-流体通口,142-极耳;15-假单极板;16-边框;17-支撑层。
19.100-燃料电池电堆;110-进气端板;120-堆芯,121-膜电极,122-双极板;130-盲端端板;140-紧固组件;150-碟簧支撑板。
具体实施方式
31.为了使本技术所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本技术,下面结合附图,通过具体实施例对本技术技术方案作详细描述。
32.相关技术中,电堆的堆叠方案为:进气端板-绝缘板-集流板-碳纸-带密封圈的单极板-堆芯(膜电极-密封圈-双极板
……
双极板-密封圈-膜电极)-带密封圈的单极板-碳纸-集流板-绝缘板-盲端端板,堆芯中的密封圈通常与膜电极集成为一体,由此,电堆的堆芯部分具有两种密封圈,两种密封圈结构不同,密封圈生产模具、以及相应的单极板模具(堆芯中的双极板上不带密封圈)也存在区别,装堆时需要人工装堆或者人工和机械配合装堆,无法实现自动化装配,此外,带密封圈的单极板中,单极板为导体,通常采用金属板,而密封圈为非金属材质,因此密封圈只能粘接于单极板上,存在密封圈定位偏差,密封圈滑移等工艺问题,进而影响整堆性能。
33.本技术实施例提供一种密封结构、燃料电池电堆以及车辆,能够一定程度上解决上述技术问题,保证了电堆在实际使用过程中的安全和可靠性,同时方便整堆的工艺装配。下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细说明:
34.实施例1:
35.本技术实施例提供一种密封结构10,该密封结构10应用于燃料电池电堆100的堆芯120与集流板之间,即用于堆芯120的端侧密封。请参阅图1至图6,该密封结构10包括交替堆叠设置的至少一个假膜电极11和至少一个极板单元12。假膜电极11与堆芯120中的膜电极121结构类似,区别在于无法进行电化学反应,假膜电极11上设有密封圈13,且该密封圈13与堆芯120内部的密封圈的结构相同,由此端侧密封的密封圈13与堆芯120内部的密封圈可以通用,一方面减少密封圈设计种类,降低模具成本,并且装配工艺更简单;另一方面,由于密封圈相同,在电堆紧固组件140的压缩作用下,各密封圈的变形情况以及密封的区域基本一致,能够最大程度降低电堆中流体介质尤其是氢气的泄漏。
36.具体的,在该密封结构10中,假膜电极11与极板单元12相互平行,沿垂直于假膜电极11和极板单元12的方向,也即电堆的堆叠方向,各假膜电极11与各极板单元12交替堆叠设置,整体结构与堆芯120类似,及假膜电极11与极板单元12数量相同。例如,在某些实施例中,密封结构10包括一个假膜电极11和一个极板单元12;在其他实施例中,该密封结构10可以包括三个假膜电极11和三个极板单元12。
37.请参阅图2至图4,假膜电极11为无法进行电化学反应而发电的膜电极121结构,也就是说,假膜电极11是由膜电极121经结构改造得到的。具体的,在某些实施例中,膜电极121可以是五合一组件,包括ccm三合一组件和位于两侧的gdl气体扩散层(或简称gdl),gdl气体扩散层由支撑层17和微孔层组成,支撑层17材料主要为多孔的碳纤维纸、碳纤维织布、碳纤维无纺布及碳黑纸,微孔层通常是由导电炭黑和憎水剂构成。在某些实施例中,膜电极121可以是七合一组件,包括上述的五合一组件和位于两侧的边框16,边框16的外轮廓与双极板的外轮廓保持一致,边框16为绝缘材料,通常采用塑料,边框16上通常一体成型有密封圈13。
38.ccm三合一组件是膜电极121中电化学反应的发生场所,具体包括质子交换膜和位于两侧的催化层。假膜电极11无法进行电化学反应,具体可以是缺少质子交换膜和/或催化层,缺少催化层可以是缺少单侧的催化层或者缺少双侧的催化层。本实施例中,假膜电极11
为将膜电极121中的ccm取消后的膜电极结构,也就是说该假膜电极11包括边框16、支撑层17和密封圈13,边框16设于支撑层17的外围。在某些实施例中,该假膜电极11包括边框16、gdl和密封圈13,支撑层17外还设有微孔层。本实施例中,支撑层17具体采用碳纸。
39.请参阅图2至图4,假膜电极11上设有密封圈13,密封圈13具体连接于边框16,该密封圈13的形状、材质、各尺寸参数均与堆芯120中的密封圈相同,并且密封圈13在假膜电极11上的固定方式也与与堆芯120中的密封圈13相同。本实施例中,密封圈13与边框16一体成型,具体的,密封圈13与边框16通过注塑一体成型,密封圈13与边框16采用不同的材料,通过注塑工艺一体成型,由此可以减少端侧密封圈13定位偏差、滑移等工艺问题,提升整堆装配的便利性。
40.为了提高密封性能,进一步降低泄漏风险,请参阅图3和图4,本实施例中,密封圈13的中部设有向外凸出的凸部131,凸部131与本体部分圆弧过渡,本体部分的两棱边也采用圆弧过渡,如图4所示。密封圈13的横截面形状呈凸字形,该凸部131能够在紧固力的作用下产生更大的变形量,进而提高密封性能。该凸部131可以仅设置一个,即单峰密封圈13;也可以设置多个,例如双峰密封圈13、三峰密封圈13等,本技术不做限制。
41.具体的,该密封结构10中的极板单元12可以是真双极板或假双极板14,假双极板14为无法供流体介质流入流场的极板结构。假双极板14可以是其中一块单极板为假单极板15,也可以是两块单极板均为假单极板15。该密封结构10中位于两个假膜电极11之间的极板单元12为假双极板14,请参阅图5和图6,中间的假双极板14包括两块假单极板15,其中一块为阳极板,另一块为阴极板。该密封结构10中位于外侧的极板单元12仅包含一块假单极板15,另一块为真单极板,用于提供氢气场或空气场。
42.本实施例中,假膜电极11和极板单元12的数量均为两个以上,位于相邻两个假膜电极11之间的极板单元12为假双极板14,也就是说该密封结构10为:假膜电极11-假双极板14(假单极板15-假单极板15)
······-假膜电极11-假双极板14(假单极板15-真单极板)。其中,密封结构10靠近堆芯120的一侧为设有一个真单极板,该单极板的气场侧流通有空气或氢气,空气或氢气在堆芯120端部的膜电极121中发生电化学反应,并且该假单极板15还起到支撑膜电极121的作用。密封结构10靠近集流板的一侧为假膜电极11,假膜电极11起到端侧密封的作用。
43.单极板和假单极板15上均设置有至少两个流体通口141,至少两个流体通口141对称分布于假双极板14的长边方向的两端。单极板和假单极板15的流体场均包括分配区、活性区和汇流区,分配区、活性区和汇流区沿假双极板14的长边方向依次分布,对于真双极板,流体介质(反应气体和冷却剂)从双极板其中一端的流体通口141流入双极板内部,经过分配区进行扩流分配,均匀分配至活性区,活性区的分布面积较大,氢和氧的电化学反应主要发生在活性区,活性区中设有流道,流体介质在流道中流通时,均匀分散至整个活性区,流体经过汇流区汇聚,并通过双极板另一端的流体通口141流出双极板。对于假双极板14,由于包含至少一个假单极板15,假单极板15的流体通口141与流体场不连通,因此流体介质无法进入流体场。
1.请参阅图5和图6,本实施例中,单极板和假单极板15上均设置有六个流体通口141,分别为:氧化剂进口,还原剂进口,冷却剂进口,氧化剂出口,还原剂出口,以及冷却剂出口。具体的,氧化剂进口、还原剂出口和冷却剂进口,以及氧化剂出口、还原剂进口和冷却
剂出口分别分布于假双极板14的两短边侧,且呈中心对称分布,极板面积利用率高。
2.堆芯120中,阳极板的两侧分别为水场侧和氢气场侧,因此堆芯120的阳极板中还原剂进口、反应气体分配区、反应气体流场活性区、反应气体汇流区和还原剂出口依次连通。由于阴极板的两侧分别为水场侧和空气场侧,因此堆芯120的阴极板中氧化剂进口反应气体分配区、反应气体流场活性区、反应气体汇流区和氧化剂出口依次连通。堆芯120的阳极板和阴极板中冷却剂进口、冷却剂分配区、冷却剂流场活性区、冷却剂汇流区和冷却剂出口依次连通。
44.而该密封结构10中,假膜电极11并不进行电化学反应,因此也不需要氢气和氧气在假双极板14气场侧流通,并且由于假膜电极11并不进行电化学反应不会发热,因此也不需要在假双极板14中通入冷却水降温。故而,该密封结构10中的流体通口141可以与流道不连通。本实施例中,阳极板和阴极板上均设置六个流体通口141,六个流体通口141呈中心对称,六个流体通口141中的至少一个与流道不连通。
45.具体的,流体通口141与流道不连通,可以是假单极板15的流体通口141与流体过渡区之间未设置相应的导流结构(“层越式”结构或“直通式”结构),或者假双极板14焊接为一体,封堵流道出入口。在某些实施例中,可以设置氧化剂进口、还原剂进口、氧化剂出口和还原剂出口均与流道不连通,但是冷却剂进口和冷却剂出口与流道连通,燃料电池工作时,在该密封结构10中通入冷却水,能够实现低温冷启动、暖机、或改善堆芯120端侧效应的效果。
46.实施例2:
47.基于同样的发明构思,本实施例提供一种燃料电池电堆100,参见图7至图9,该燃料电池电堆100包括堆芯120,堆芯120包括交替堆叠设置的至少两个膜电极121和至少两个双极板122;膜电极121和双极板122相互平行、且均平行于电堆的端板。在电堆两侧均依次设有集流板、绝缘板和端板,在某些实施例中,绝缘板与端板可以集成为一体。本实施例提供的燃料电池电堆100中,堆芯120沿堆叠方向的至少一端设有上述实施例1的密封结构10,且密封结构10的假单极板15与堆芯120的端部的膜电极121接触。
48.在燃料电池中,将靠近反应介质输入端定义为进气端,将远离反应介质输入端定义为盲端,相应的将位于进气端的端板定义为进气端板110,将位于盲端的端板定义为盲端端板130。由此,堆芯120的进气端和/或盲端设置有上述实施例1的密封结构10,密封结构10的假膜电极11与集流板接触、密封结构10的假单极板15与堆芯120的膜电极121接触。
49.本实施例中,堆芯120沿堆叠方向的两端均设有密封结构10,且两端的密封结构10相同。参见图7,该燃料电池电堆100中依次包括:进气端板110-绝缘板-集流板-密封结构10(带密封圈13的假膜电极11-假单极板15)-堆芯120(膜电极121-密封圈13-双极板122
……
双极板122-密封圈13-膜电极121)-密封结构10(带密封圈13的假膜电极11-假单极板15)-集流板-绝缘板-盲端端板130,然后通过紧固组件140提供紧固力。在某些实施例中,电堆的盲端侧还设有碟簧和碟簧支撑板150。
50.具体的,密封结构10中假膜电极11与堆芯120的膜电极121在未设置ccm三合一组件时的结构相同,也就是说,密封结构10中的假膜电极11与堆芯120的膜电极121的区别仅在于:密封结构10中的假膜电极11未设置ccm三合一组件。
51.具体的,密封结构10中的假双极板14的结构与堆芯120的双极板122的结构相似,
至少是外形轮廓相似。本实施例中,密封结构10中的假双极板14的结构与堆芯120的双极板122的结构完全相同,因此整堆仅需使用一种双极板即可,降低模具数量。该假双极板14上设有两个极耳142,两个极耳142分别位于假双极板14的两相对边上,具体可以是两条长边或者两条短边。
52.在某些实施例中,两个极耳142错位分布,或者两个极耳142且呈中心对称。具体的,两个极耳142分别位于双极板的两个短边上,两个极耳142且呈中心对称,由此使得单极板旋转前和旋转180
°
后,极耳位置相同,从而使得极耳单排设置。由此可以确保无论如何放置双极板,均能在短边侧提供用于输出电压的极耳142。在某些实施例中,两个极耳142错位分布,即旋转180
°
后两个极耳位置并不重合,由此可以形成两排极耳。极耳不同的设置方式能够形成不同的低压接线方案。在成型的双极板中,只需要在双极板的一侧接低压线束,因此另一侧的极耳需要裁切去除。
53.由于设置有上述实施例1的密封结构10作为堆芯120的端侧密封,使得该燃料电池电堆100具有结构简化,集成度高,可以实现自动化装配,同时密封圈13规格和堆芯120中间位置处的密封圈13可以通用,减少设计种类,降低模具成本的优点。并且带密封圈13的膜电极121用于端侧密封可以减少端侧密封圈13定位偏差,滑移等工艺问题,提升整堆装配的便利性,确保燃料电池堆可靠、适配性强。该电堆的其他未详述结构均可参照现有技术的相关公开,此处不展开说明。
54.实施例3:
3.基于同样的发明构思,本实施例提供一种车辆,如图10所示,该车辆包括至少一个上述实施例2的燃料电池电堆100。具体的,该车辆包括一燃料电池动力系统,该燃料电池动力系统包括燃料电池系统、dc/dc变换器、驱动电机及其电机控制器以及车载储能装置,该燃料电池系统包括燃料电池模块以及燃料电池辅助系统,燃料电池系统在外接燃料供应源的条件下可以正常工作。该燃料电池模块包括至少一个上述实施例2的燃料电池电堆100,也就是说,该燃料电池模块可以为单堆方案,也可以为多堆集成方案。
4.在一些实施方式中,为了封装燃料电池电堆100,该燃料电池模块包括具有安装腔的壳体,燃料电池电堆100封装于在壳体的安装腔内。在一些实施方式中,燃料电池模块还包括用于输出电能的高压组件、用于控制的低压组件(例如电压巡检装置等),以向外输出电流和巡检信号。对于多堆集成的燃料电池模块,还应当包括为各个电堆均匀配气的歧管组件。本实施例未对该燃料电池模块除燃料电池电堆100以外的具体结构进行改进,故而本实施例中该燃料电池模块的未做改变之处的结构均可参照现有技术,具体内容此处不做展开说明。
55.该燃料电池系统的燃料电池辅助系统包括空气供应子系统、燃料供应子系统、热管理子系统和自动控制系统,其中空气供应子系统用于向燃料电池模块的各个电堆提供空气,并可选择对空气进行过滤、增湿、压力调节等方面的处理,空气供应子系统与燃料电池模块的各个电堆的空气进口、空气排口连通;燃料供应子系统用于向燃料电池模块的各个电堆提供燃料,并可选择对燃料进行增湿、压力调节等方面的处理,从而转变成适于在燃料电池堆内运行的燃料气,以氢气作为燃料为例,燃料供应子系统与燃料电池模块的各个电堆的氢气进口、氢气排口连通;热管理子系统,与燃料电池模块的各个电堆连通,以提供冷却液从而对电堆进行冷却和/或加热,以及对电堆生成水的回收处理。
56.自动控制系统与燃料电池模块、空气供应子系统、燃料供应子系统和热管理子系统分别电连接,自动控制系统为包含传感器、执行器、阀,开关、控制逻辑部件的总成,保证燃料电池系统无需人工干涉就可以正常工作。在其他实施例中,该燃料电池辅助系统还可以包括通风系统,用于借助机械的方法,将燃料电池系统中机壳内的气体排到外部。本实施例中该燃料电池系统中的燃料电池辅助系统并未做改进,因此更为详细的内容均可参考现有技术的相关公开,此处不展开说明。
57.燃料电池动力系统中,dc/dc变换器与燃料电池系统的各个电堆电连接,以实现电压变换,将各个电堆产生的电压调压后输出至驱动电机、汽车空调压损机等高压器件,以及电池等储电器件。驱动电机与dc/dc变换器电连接,用于提供车辆行驶所需的扭矩;电机控制器与驱动电机电连接,控制驱动电机的启动、停止、扭矩输出等,电机控制器与整车控制连接,接收整车控制器发出的驾驶信号,并且也可选择将电机控制器与燃料电池系统的自动控制系统电连接。车载储能装置用于存储电能,以向车内其他电子设备供电,车载储能装置与dc/dc变换器电连接,例如车载储能装置为蓄电池。
58.本实施例中该燃料电池动力系统中的dc/dc变换器、驱动电机及其电机控制器以及车载储能装置并未做改进,因此更为详细的内容均可参考现有技术的相关公开,此处不展开说明。
5.此外,该车辆还需要包括传动系统和用于存储燃料的燃料存储装置,传动系统传递驱动电机的扭矩,驱动车轮转动,燃料存储装置作用类似与燃油车中的油箱,燃料存储装置通过管路与燃料电池系统的燃料供应子系统连通。
6.由此,该车辆可以是氢能源车辆或氢能+充电的混合动力电动车,可以为家用轿车、客车、货车等。由于本实施例未对该车辆的具体结构进行改进,故而本实施例中该车辆的未做改变之处的结构均可参照现有技术,具体内容此处不做展开说明。由此,该车辆具有前文针对燃料电池动力系统、燃料电池系统、燃料电池模块、燃料电池电堆100所描述的全部特征和优点,在此不再一一赘述。
59.根据上述内容,本技术实施例提供具有如下优点:
60.(1)本技术提供的密封结构应用于燃料电池电堆的堆芯与集流板之间。该密封结构包括交替堆叠设置的至少一个假膜电极和至少一个极板单元。假膜电极上设有密封圈,且该密封圈与堆芯内部的密封圈的结构相同,由此堆芯端侧的密封圈与堆芯内部的密封圈可以通用,一方面减少密封圈设计种类,降低模具成本,并且装配工艺更简单;另一方面,由于密封圈相同,在电堆紧固组件的压缩作用下,各密封圈的变形情况以及密封的区域基本一致,能够最大程度降低电堆中流体介质尤其是氢气的泄漏。
61.(2)本技术提供的密封结构,密封圈与假膜电极一体成型,可以减少端侧密封圈定位偏差、滑移等工艺问题,提升整堆装配的便利性。
62.(3)本技术提供的燃料电池电堆,在堆芯的端部设置上述密封结构,能够降低端侧效应,避免堆芯端部的单电池(膜电极+双极板)散热过快而导致输出电压偏低,提高堆芯各单电池输出电压的一致性。
63.(4)本技术提供的燃料电池电堆,在堆芯的端部设置上述密封结构,上述密封结构起到一定保温性能,能够在低温冷启动时对堆芯的端侧保温,使得堆芯尽快达到最佳工作状态。
64.(5)本技术提供的燃料电池电堆,在堆芯的端部设置上述密封结构,由于堆芯的紧固力是由端部至中间呈减小趋势,在堆芯中部的单电池所承受的紧固力基本一致,通过在堆芯的端部设置上述密封结构能够使得密封结构承受较大的紧固力,密封结构形成紧固力的过渡区,整个堆芯各单电池所承受的紧固力基本一致。
65.(6)本技术提供的燃料电池电堆,在堆芯的端部设置上述密封结构,使得两端的集流板之间既存在假单电池、又存在真单电池,而假单电池位于真单电池的端部,设置低压巡检接插件时,由于相邻单电池的间隙小,端部的单电池往往难以接线,本技术通过设置密封结构,使得端部为不发电的假单电池,从而保证堆芯中的单电池均正常接线。
66.尽管已描述了本技术的优选实施例,但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
67.显然,本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样,倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内,则本技术也意图包含这些改动和变型在内。
技术特征:1.一种密封结构,其特征在于:应用于燃料电池电堆的堆芯与集流板之间,所述密封结构包括交替堆叠设置的至少一个假膜电极和至少一个极板单元;所述假膜电极为设有密封圈、且无法进行电化学反应的膜电极结构,所述密封圈与所述堆芯的密封圈的结构相同。2.如权利要求1所述的密封结构,其特征在于:所述假膜电极包括边框、支撑层和所述密封圈,所述边框设于所述支撑层的外围,所述密封圈连接于所述边框。3.如权利要求2所述的密封结构,其特征在于:所述密封圈与所述边框一体成型。4.如权利要求1-3中任一项所述的密封结构,其特征在于:所述密封圈的中部设有向外凸出的凸部。5.如权利要求1-3中任一项所述的密封结构,其特征在于:所述极板单元包括两块单极板,且至少一块所述单极板为无法供流体介质流通的假单极板。6.如权利要求5所述的密封结构,其特征在于:所述假膜电极和所述极板单元的数量均为两个以上,位于端部的所述极板单元包含单极板和所述假单极板。7.如权利要求6所述的密封结构,其特征在于:所述单极板和所述假单极板上均设置有至少两个流体通口,所述至少两个流体通口对称分布于所述双极板的长边方向的两端;所述单极板设有流道。8.如权利要求7所述的密封结构,其特征在于:所述假单极板上设置六个所述流体通口,六个所述流体通口呈中心对称,六个所述流体通口中的至少一个与所述流道不连通。9.一种燃料电池电堆,包括堆芯,所述堆芯包括交替堆叠设置的至少两个膜电极和至少两个双极板;其特征在于:所述堆芯沿堆叠方向的至少一端设有权利要求1-8中任一项所述的密封结构;所述密封结构靠近所述集流板的一侧为假膜电极;所述密封结构靠近所述堆芯的一侧为极板单元,且所述极板单元与所述堆芯的端部的膜电极接触。10.如权利要求9所述的燃料电池电堆,其特征在于:所述堆芯沿堆叠方向的两端均设有所述密封结构,且两端的所述密封结构相同。11.如权利要求9所述的燃料电池电堆,其特征在于:所述假膜电极与所述膜电极在未设置ccm三合一组件时的结构相同。12.如权利要求9-11中任一项所述的燃料电池电堆,其特征在于:所述双极板上设有两个极耳,两个所述极耳分别位于所述双极板的两相对边上。13.如权利要求12所述的燃料电池电堆,其特征在于:两个所述极耳错位分布,或者两个所述极耳呈中心对称分布。14.如权利要求12所述的燃料电池电堆,其特征在于:两个所述极耳分别位于所述双极板的两个短边上。15.一种车辆,其特征在于:包括权利要求9-14中任一项所述的燃料电池电堆。
技术总结本申请公开了一种密封结构、燃料电池电堆以及车辆。本申请提供的密封结构应用于燃料电池电堆的堆芯与集流板之间。该密封结构包括交替堆叠设置的至少一个假膜电极和至少一个极板单元。假膜电极与堆芯中的膜电极结构类似,区别在于无法进行电化学反应,假膜电极上设有密封圈,且该密封圈与堆芯内部的密封圈的结构相同,由此堆芯端侧的密封圈与堆芯内部的密封圈可以通用,一方面减少密封圈设计种类,降低模具成本,并且装配工艺更简单;另一方面,由于密封圈相同,在电堆紧固组件的压缩作用下,各密封圈的变形情况以及密封的区域基本一致,能够最大程度降低电堆中流体介质尤其是氢气的泄漏。泄漏。泄漏。
技术研发人员:覃博文 母宝生 李洪涛
受保护的技术使用者:东风汽车集团股份有限公司
技术研发日:2022.07.20
技术公布日:2022/11/1