CN110224168A - 一种燃料电池及注塑设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃料电池，包括若干可堆叠为一整体的单体电池组，单体电池组包括一膜电极组件、上电极板和下电极板，上电极板与膜电极组件的上端面之间设有第一密封胶圈，下电极板与膜电极组件的下端面之间设有第二密封胶圈；第一密封胶圈和第二密封胶圈分别一体成型于膜电极组件的上端面和下端面上，或者第一密封胶圈和第二密封胶圈分别一体成型于上电极板和下电极板上。以上结构的燃料电池避免传统的点胶方式形成密封圈或者组装方式来安装密封圈而导致密封效果不佳的情况，确保气体燃料不会发生泄漏，保障燃料电池的质量的稳定性；还公开了一种注塑设备，利用该注塑设备制作第一密封胶圈和第二密封胶圈来保障燃料电池的密封性。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种燃料电池及注塑设备。
背景技术
燃料电池由若干个单体电池组堆叠而成，每个单体电池组都包括由石墨或者金属构成的上电极板和下电极板，上电极板与下电极板之间抵接有一个膜电极组件。为了防止气体燃料泄漏，上电极板与膜电极组件之间、下电极板与膜电极组件之间都会设置密封圈来进行密封，而目前燃料电池的密封圈的做法有两种：第一种是密封圈单独地通过模具成型出来，再用胶水或者粘结剂粘结在上电极板、膜电极组件和下电极板上，这种方式的缺点在于粘结精度无法保证、粘结后的密封性、耐久性无法保证，另外工艺复杂、需要投入大量的人力，量产性很低。
另一种是用点胶的方式，使用点胶机器在上电极板、下电极板上点胶形成密封圈或者在膜电极组件的上端面和下端面进行点胶而形成密封圈，这种方式的缺点在于点胶后需要加热进行固化，密封圈尺寸精度无法保证，另外因为点胶是从一个起点到一个终点，那么必然会有相结合的点，也叫熔接点，这个熔接点难以做到与其它区域的截面一致，从而形成凸起或者凹陷而影响整体的密封性能。
发明内容
本发明在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，在于提供一种密封性良好的燃料电池；目的之二在于提供一种成型燃料电池的第一密封胶圈和第二密封胶圈的注塑设备。
本发明为解决问题所采用的技术方案是：
本发明的一种燃料电池，包括：若干可堆叠为一整体的单体电池组，单体电池组包括一膜电极组件，膜电极组件的上端面和下端面分别对应连接有上电极板和下电极板，上电极板与膜电极组件的上端面之间具有上反应腔，下电极板与膜电极组件的下端面之间具有下反应腔，所述单体电池组的下电极板与相邻的单体电池组的上电极板相连接或者相抵接；
上电极板与膜电极组件的上端面之间设有用于密封上反应腔的第一密封胶圈，下电极板与膜电极组件的下端面之间设有用于密封下反应腔的第二密封胶圈；
所述第一密封胶圈和第二密封胶圈分别一体成型于膜电极组件的上端面和下端面上，或者第一密封胶圈和第二密封胶圈分别一体成型于上电极板和下电极板上。
以上结构的燃料电池在膜电极组件的上端面和下端面一体成型第一密封胶圈和第二密封胶圈或者在上电极板和下电极板上分别一体成型第一密封胶圈和第二密封胶圈，避免传统的点胶方式形成密封圈或者组装方式来安装密封圈而导致密封效果不佳的情况，确保燃料电池的气体燃料不会发生泄漏，保障燃料电池的质量的稳定性，而且有利于高效地、大量地生产。
优选地，在本发明的一些实施例中，所述第一密封胶圈和第二密封胶圈分别一体成型于膜电极组件的上端面和下端面上，且第一密封胶圈与第二密封胶圈连接成一体。第一密封胶圈和第二密封胶圈皆成型于膜电极组件上，有利于加快生产效率。
优选地，在本发明的一些实施例中，所述下电极板和与其相邻的上电极板构成呈一体结构的双极板，第一密封胶圈和第二密封胶圈分别一体成型于双极板的上端面和下端面上，有助于提高第一密封胶圈和第二密封胶圈的成型效率。
优选地，所述双极板上贯穿有竖直通孔，所述竖直通孔内设有连接所述第一密封胶圈和第二密封胶圈的连接柱。第一密封胶圈和第二密封胶圈形成一体结构，有助于第一密封胶圈和第二密封胶圈固定在双极板上的稳定性，避免容易脱离双极板。
其中，所述上电极板、膜电极组件和下电极板的同一侧皆开设有氢气进口、氧气进口和冷却水进口，另一侧皆开设有氢气出口、氧气出口和冷却水出口，各个氢气进口之间、各个氧气进口之间、各个冷却水进口之间、各个氢气出口之间、各个氧气出口之间、各个冷却水出口之间连通；
优选地，所述第一密封胶圈、第二密封胶圈皆设有抵接于相邻的氢气进口之间、相邻的氧气进口之间、相邻的冷却水进口之间、相邻的氢气出口之间、相邻的氧气出口之间和相邻的冷却水出口之间的密封环绕部。密封环绕部能够进一步提高燃料电池的密封性。
优选地，在本发明的一些实施例中，所述膜电极组件包括由上往下依次层叠的扩散层、质子膜和催化层，所述质子膜的轮廓边缘突出于扩散层和催化层，质子膜的轮廓边缘的上表面和下表面分别开设有用于容置第一密封胶圈和第二密封胶圈的第一容置凹槽和第二容置凹槽，或者上电极板和下电极板上开设有用于容置第一密封胶圈和第二密封胶圈的第一容置凹槽和第二容置凹槽。
本发明还公开了一种注塑设备，包括：模具组件，模具组件内设有用于成型所述第一密封胶圈和/或第二密封胶圈的型腔，所述型腔上设有至少一个进胶口和出胶口，所述进胶口连接有进胶针阀，出胶口连接有排胶针阀。在注塑成型第一密封胶圈和/或第二密封胶圈时，当注胶量将型腔填满之后，部分熔融胶体会通过排胶针阀，然后排胶针阀和进胶针阀都关闭，而后将第一密封胶圈和/或第二密封胶圈取出，进而避免第一密封胶圈和第二密封胶圈的内部产生气泡，确保一体成型在燃料电池上的第一密封胶圈和第二密封胶圈的质量。
本发明的有益效果是：本发明的燃料电池在膜电极组件的上端面和下端面一体成型第一密封胶圈和第二密封胶圈或者在上电极板和下电极板上分别一体成型第一密封胶圈和第二密封胶圈，避免传统的点胶方式形成密封圈或者组装方式来安装密封圈而导致密封效果不佳的情况，确保燃料电池的气体燃料不会发生泄漏，保障燃料电池的质量的稳定性，而且有利于高效地、大量地生产。本发明还公开了一种注塑设备，该注塑设备能够避免第一密封胶圈和第二密封胶圈的内部产生气泡，确保一体成型在燃料电池上的第一密封胶圈和第二密封胶圈的质量。
附图说明
下面结合附图说明和具体实施方式对本发明做进一步解释说明。
图1是本发明的燃料电池的一个实施例的结构示意图；
图2是图1中一个单体电池组的结构分解示意图；
图3是本发明的注塑设备的一个实施例的示意图；
图4是本发明的注塑设备的另一实施例的示意图。
具体实施方式
参见图1和图2，本发明的一种燃料电池，包括：若干可堆叠为一整体的单体电池组10，单体电池组10包括一膜电极组件11，膜电极组件11的上端面和下端面分别对应连接有上电极板12和下电极板13，上电极板12与膜电极组件11的上端面之间具有上反应腔，下电极板13与膜电极组件11的下端面之间具有下反应腔，所述单体电池组10的下电极板13与相邻的单体电池组10的上电极板12相连接或者相抵接；
上电极板12与膜电极组件11的上端面之间设有用于密封上反应腔的第一密封胶圈2，下电极板13与膜电极组件11的下端面之间设有用于密封下反应腔的第二密封胶圈3；
所述第一密封胶圈2和第二密封胶圈3分别一体成型于膜电极组件11的上端面和下端面上，或者第一密封胶圈2和第二密封胶圈3分别一体成型于上电极板12和下电极板13上。
以上结构的燃料电池在膜电极组件11的上端面和下端面一体成型第一密封胶圈2和第二密封胶圈3或者在上电极板12和下电极板13上分别一体成型第一密封胶圈2和第二密封胶圈3，避免传统的点胶方式形成密封圈或者组装方式来安装密封圈而导致密封效果不佳的情况，确保燃料电池的气体燃料不会发生泄漏，保障燃料电池的质量的稳定性，而且有利于高效地、大量地生产。
参照图2，优选地，在本发明的一些实施例中，所述第一密封胶圈2和第二密封胶圈3分别一体成型于膜电极组件11的上端面和下端面上，且第一密封胶圈2与第二密封胶圈3连接成一体。第一密封胶圈2和第二密封胶圈3皆成型于膜电极组件11上，有利于加快生产效率。
参见图1，优选地，在本发明的一些实施例中，所述下电极板13和与其相邻的上电极板12构成呈一体结构的双极板，第一密封胶圈2和第二密封胶圈3分别一体成型于双极板的上端面和下端面上，有助于提高第一密封胶圈2和第二密封胶圈3的成型效率。
优选地，所述双极板上贯穿有竖直通孔(图中未示出)，所述竖直通孔内设有连接所述第一密封胶圈2和第二密封胶圈3的连接柱。第一密封胶圈2和第二密封胶圈3形成一体结构，有助于第一密封胶圈2和第二密封胶圈3固定在双极板上的稳定性，避免容易脱离双极板。
参见图2，其中，所述上电极板12、膜电极组件11和下电极板13的同一侧皆开设有氢气进口4、氧气进口5和冷却水进口6，另一侧皆开设有氢气出口7、氧气出口8和冷却水出口9，上电极板12、膜电极组件11和下电极板13上的氢气进口4之间连通，上电极板12、膜电极组件11和下电极板13的氧气进口5之间相连通，上电极板12、膜电极组件11和下电极板13上的冷却水进口6之间相连通，上电极板12、膜电极组件11和下电极板13上的氢气出口7相连通，上电极板12、膜电极组件11和下电极板13上的氧气出口8之间相连通，上电极板12、膜电极组件11和下电极板13上的冷却水出口9之间相连通；所述第一密封胶圈2、第二密封胶圈3皆设有抵接于相邻的氢气进口4之间、相邻的氧气进口5之间、相邻的冷却水进口6之间、相邻的氢气出口7之间、相邻的氧气出口8之间和相邻的冷却水出口9之间的密封环绕部23。密封环绕部23能够进一步提高燃料电池的密封性。
参见图2，优选地，在本发明的一些实施例中，所述膜电极组件11包括由上往下依次层叠的扩散层111、质子膜112和催化层113，所述质子膜112的轮廓边缘突出于扩散层111和催化层113，质子膜112的轮廓边缘的上表面和下表面分别开设有用于容置第一密封胶圈2和第二密封胶圈3的第一容置凹槽和第二容置凹槽，或者上电极板12和下电极板13上开设有用于容置第一密封胶圈2和第二密封胶圈3的第一容置凹槽(图中未示出)和第二容置凹槽(图中未示出)。第一容置凹槽与第一密封胶圈2紧配以进行限位，第二容置凹槽与第二密封胶圈3紧配以进行限位。
参见图3和图4，本发明还公开了一种注塑设备，包括：模具组件40，模具组件40内设有用于成型所述第一密封胶圈2和/或第二密封胶圈3的型腔41，所述型腔41上设有至少一个进胶口和出胶口，所述进胶口连接有进胶针阀42，出胶口连接有排胶针阀43。在注塑成型第一密封胶圈2和/或第二密封胶圈3时，当注胶量将型腔41填满之后，部分熔融胶体会通过排胶针阀43，然后排胶针阀43和进胶针阀42都关闭，而后将第一密封胶圈2和/或第二密封胶圈3取出，进而避免第一密封胶圈2和第二密封胶圈3的内部产生气泡，确保一体成型在燃料电池上的第一密封胶圈2和第二密封胶圈3的质量。
参见图4，在本发明的一些实施例中，当型腔41用于同时成型第一密封胶圈2和第二密封胶圈3时，型腔41内放置膜电极组件11或者双极板，型腔41上设有两个进胶口和出胶口，两个进胶口分别位于膜电极组件11或者双极板的上下两侧，两个出胶口分别位于膜电极组件11或者双极板的上下两侧，与进胶口和出胶口对应的两个进胶针阀42和两个排胶针阀43分别位于分别位于膜电极组件11或者双极板的上下两侧。
参见图3，在本发明的一些实施例中，当型腔41只需成型第一密封胶圈2或者第二密封胶圈3时，进胶口和出胶口分别设置有一个，与进胶口和出胶口对应的进胶针阀42和排胶针阀43分别设置有一个，且进胶针阀42和排胶针阀43皆位于型腔的上侧或者下侧。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种燃料电池，其特征在于，包括：
若干可堆叠为一整体的单体电池组，单体电池组包括一膜电极组件，膜电极组件的上端面和下端面分别对应连接有上电极板和下电极板，上电极板与膜电极组件的上端面之间具有上反应腔，下电极板与膜电极组件的下端面之间具有下反应腔，所述单体电池组的下电极板与相邻的单体电池组的上电极板相连接或者相抵接；
上电极板与膜电极组件的上端面之间设有用于密封上反应腔的第一密封胶圈，下电极板与膜电极组件的下端面之间设有用于密封下反应腔的第二密封胶圈；
所述第一密封胶圈和第二密封胶圈分别一体成型于膜电极组件的上端面和下端面上，或者第一密封胶圈和第二密封胶圈分别一体成型于上电极板和下电极板上。
2.如权利要求1所述的一种燃料电池，其特征在于：
所述第一密封胶圈和第二密封胶圈分别一体成型于膜电极组件的上端面和下端面上，且第一密封胶圈与第二密封胶圈连接成一体。
3.如权利要求1所述的一种燃料电池，其特征在于：
所述下电极板和与其相邻的上电极板构成呈一体结构的双极板，第一密封胶圈和第二密封胶圈分别一体成型于双极板的上端面和下端面上。
4.如权利要求3所述的一种燃料电池，其特征在于：
所述双极板上贯穿有竖直通孔，所述竖直通孔内设有连接所述第一密封胶圈和第二密封胶圈的连接柱。
5.如权利要求1所述的一种燃料电池，其特征在于：
所述上电极板、膜电极组件和下电极板的同一侧皆开设有氢气进口、氧气进口和冷却水进口，另一侧皆开设有氢气出口、氧气出口和冷却水出口，各个氢气进口之间、各个氧气进口之间、各个冷却水进口之间、各个氢气出口之间、各个氧气出口之间、各个冷却水出口之间连通；
所述第一密封胶圈、第二密封胶圈皆设有抵接于相邻的氢气进口之间、相邻的氧气进口之间、相邻的冷却水进口之间、相邻的氢气出口之间、相邻的氧气出口之间和相邻的冷却水出口之间的密封环绕部。
6.如权利要求1所述的一种燃料电池，其特征在于：
所述膜电极组件包括由上往下依次层叠的扩散层、质子膜和催化层，所述质子膜的轮廓边缘突出于扩散层和催化层，质子膜的轮廓边缘的上表面和下表面分别开设有用于容置第一密封胶圈和第二密封胶圈的第一容置凹槽和第二容置凹槽，或者
上电极板和下电极板上开设有用于容置第一密封胶圈和第二密封胶圈的第一容置凹槽和第二容置凹槽。
7.一种注塑设备，其特征在于，包括：模具组件，模具组件内设有用于成型如权利要求1-6任一项所述第一密封胶圈和/或第二密封胶圈的型腔，所述型腔上设有至少一个进胶口和出胶口，所述进胶口连接有进胶针阀，出胶口连接有排胶针阀。
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2019
- 2019-06-03 CN CN201910476811.1A patent/CN110224168A/zh active Pending
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