CN206834255U - 一种质子交换膜燃料电池堆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种质子交换膜燃料电池堆，包括左右端板、中间膜电极组件和端板与膜电极组件之间、膜电极组件之间设置的密封垫片组成，所述膜电极组件为波浪形膜电极组件；本实用新型的质子交换膜燃料电池堆，通过将膜电极组件加工成波浪形状，增加了单位空间的反应面积，提高膜电极的利用率，同时采用金属多孔材料兼顾双极板和气体扩散层的作用，消除传统意义上的双极板，减少截面接触电阻引发欧姆损失，提高了质子交换膜电池堆的功率密度；同时将膜电极组件分别设置有相应的流场结构和采用相应的金属材料，提高了其导电性、疏水性和耐腐蚀性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种质子交换膜燃料电池堆。
背景技术
质子交换膜燃料电池(PEMFC)由于清洁、高效、能源可再生，有望作为移动电源应用在交通工具、电子产品和国防军事等领域，受到了国内外研究人员的广泛关注。目前的研究主要集中在板框式电池结构上，且主要集中在双极板结构的研究上，且膜电极利用率较低，质子交换膜燃料电池存在体积功率密度和质量功率密度不高的缺陷。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种质子交换膜燃料电池堆，所述质子交换膜燃料电池堆的技术方案是这样实现的：
一种质子交换膜燃料电池堆，其特征在于：所述质子交换膜燃料电池堆包括左右端板、中间膜电极组件和端板与膜电极组件之间、膜电极组件之间设置的密封垫片组成，所述一侧端板上设置有螺栓孔以及定位螺栓，另一侧端板上设有与螺栓孔相对应的螺栓，所述端板上还设置分别设有集流板，所述膜电极组件上设置于定位螺栓相对应的定位孔以及与密封垫片相对对应的垫片孔，所述膜电极组件为波浪形膜电极组件，经过组成装配后即可形成质子交换膜电池堆。
进一步的，所述膜电极组件为冲压型的膜电极组件。
进一步的，所述膜电极组件包括三层结构，分别为外面两层气体扩散层以及气体扩散层之间的质子交换膜。
更进一步的，所述膜电极组件为五层结构，所述气体扩散层与质子交换膜之间还分别包括一层催化剂层。
更进一步的，所述气体扩散层为金属扩散层，所述金属扩散层为烧结金属纤维气体扩散层。
优选地，所述膜电极组件的两层金属纤维气体扩散层为多孔的气体扩散层。
进一步优选地，所述两层气体扩散层还设置有流场通道，所述其中一层为阳极金属扩散层，另一层为阴极金属扩散层。
具体实施时，所述阳极金属扩散层的流场通道为交指型流场通道，所述阴极金属扩散层为蛇形流场通道。
具体实施时，所述阳极金属扩散层和阴极金属扩散层还分别设有氢气出入口和氧气出入口。
优选地，所述质子交换膜为Nafion全氟磺酸膜。
本实用新型的质子交换膜燃料电池堆，通过将膜电极组件加工成波浪形状，增加了单位空间的反应面积，提高膜电极的利用率，同时采用金属多孔材料兼顾双极板和气体扩散层的作用，消除传统意义上的双极板，减少截面接触电阻引发欧姆损失，提高了质子交换膜电池堆的功率密度；同时将膜电极组件分别设置有相应的流场结构和采用相应的金属材料，提高了其导电性、疏水性和耐腐蚀性能，具有较高的参考借鉴价值。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构爆炸图；
图2为本实用新型的膜电极组件微观结构示意图；
图3为本实用新型的膜电极组件的阳极流场结构示意图；
图4为本实用新型的膜电极组件的阴极流场结构示意图。
附图标记：1-左侧端板，1'-右侧端板，2-膜电极组件，3-密封垫片，11-集流板，12-螺栓，13-螺栓孔，14-定位螺栓，15-管口，21-氢气入口，21'-氢气入口，22-定位螺栓孔，23-垫片孔，24-交指型流场通道，24'-蛇形流场通道，25-氢气出口，25'-氧气出口，201-气体扩散层，202-质子交换膜，203-催化剂层。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
如图1～图4所示，一种质子交换膜燃料电池堆，包括左侧端板1、右侧端板1'、中间膜电极组件2和端板与膜电极组件之间、膜电极组件之间设置的密封垫片3组成，所述左侧端板1上设置有螺栓孔13以及定位螺栓14，右侧端板1'上设有与螺栓孔13相对应的螺栓12，所述端板1和1'上还设置分别设有集流板11，所述膜电极组件2上设置于定位螺栓14相对应的定位螺栓孔22以及与密封垫片3相对对应的垫片孔23，所述膜电极组件2为波浪形膜电极组件，经过组成装配后即可形成质子交换膜电池堆。
具体实施时，所述膜电极组件2为冲压型的膜电极组件。
进一步的，所述膜电极组件2包括三层结构，分别为外面两层气体扩散层201以及气体扩散层之间的质子交换膜202。
更进一步的，所述膜电极组件为五层结构，所述气体扩散层201与质子交换膜202之间还分别包括一层催化剂层203(图中未示出)。
优选地，所述气体扩散层201为金属扩散层，所述金属扩散层为烧结金属纤维气体扩散层。
进一步优选地，所述膜电极组件2的两层金属纤维气体扩散层为多孔的气体扩散层。
更进一步优选地，所述两层气体扩散层201还设置有流场通道，所述其中一层为阳极金属扩散层，另一层为阴极金属扩散层。
具体实施时，所述阳极金属扩散层的流场通道为交指型流场通道24，所述阴极金属扩散层为蛇形流场通道24'。
具体实施时，所述阳极金属扩散层设有氢气入口21和氢气出口25，所述阴极金属扩散层上设有氧气入口21'和氧气出口25'。
具体实施时，所述质子交换膜202为Nafion全氟磺酸膜。
本实用新型的技术内容及技术特征已揭示如上，熟悉本领域的技术人员仍可能基于本实用新型的教示而作出不背离本实用新型实质的替换及修饰，因此，本实用新型保护范围不限于实施例所揭示的内容，也包括各种不背离本实用新型实质的替换及修饰。
Claims (9)
1.一种质子交换膜燃料电池堆，其特征在于：所述质子交换膜燃料电池堆包括左右端板、中间膜电极组件和端板与膜电极组件之间、膜电极组件之间设置的密封垫片组成，所述一侧端板上设置有螺栓孔以及定位螺栓，另一侧端板上设有与螺栓孔相对应的螺栓，所述端板上还设置分别设有集流板，所述膜电极组件上设置于定位螺栓相对应的定位孔以及与密封垫片相对对应的垫片孔，所述膜电极组件为波浪形膜电极组件，经过组成装配后即可形成质子交换膜电池堆。
2.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池堆，其特征在于：所述膜电极组件为冲压型的膜电极组件。
3.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池堆，其特征在于：所述膜电极组件包括三层结构，分别为外面两层气体扩散层以及气体扩散层之间的质子交换膜。
4.根据权利要求3所述的质子交换膜燃料电池堆，其特征在于：所述膜电极组件为五层结构，所述气体扩散层与质子交换膜之间还分别包括一层催化剂层。
5.根据权利要求3或4所述的质子交换膜燃料电池堆，其特征在于：所述气体扩散层为金属扩散层，所述金属扩散层为烧结金属纤维气体扩散层。
6.根据权利要求3或4所述的质子交换膜燃料电池堆，其特征在于：所述膜电极组件的两层金属纤维气体扩散层为多孔的气体扩散层。
7.根据权利要求3或4所述的质子交换膜燃料电池堆，其特征在于：所述两层气体扩散层还设置有流场通道，所述其中一层为阳极金属扩散层，另一层为阴极金属扩散层。
8.根据权利要求7所述的质子交换膜燃料电池堆，其特征在于：所述阳极金属扩散层的流场通道为交指型流场通道，所述阴极金属扩散层为蛇形流场通道。
9.根据权利要求7所述的质子交换膜燃料电池堆，其特征在于：所述阳极金属扩散层和阴极金属扩散层还分别设有氢气出入口和氧气出入口。
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|---|---|---|---|---|
| RU191123U1 (ru) * | 2018-04-09 | 2019-07-25 | Закрытое акционерное общество "Межрегиональное производственное объединение технического комплектования "ТЕХНОКОМПЛЕКТ" (ЗАО "МПОТК "ТЕХНОКОМПЛЕКТ") | Ячейка проточного аккумулятора |
| CN112838233A (zh) * | 2021-01-22 | 2021-05-25 | 中汽创智科技有限公司 | 一种燃料电池气体扩散层、电极、膜电极组件、单电池及其制备方法 |
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| CN112838233B (zh) * | 2021-01-22 | 2023-02-28 | 中汽创智科技有限公司 | 一种燃料电池气体扩散层、电极、膜电极组件、单电池及其制备方法 |
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