一种质子交换膜燃料电池双极板的制作方法

本实用新型涉及燃料电池领域，具体涉及一种质子交换膜燃料电池双极板。

背景技术：

质子交换膜燃料电池是以氢气或甲醇为燃料，氧气或空气为氧化剂，将储存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化成电能的发电装置。质子交换膜燃料电池具有能量转化效率高、环境友好、低温快速启动等优点，具有广阔的应用前景。

双极板是质子交换膜燃料电池的核心部件之一，具有支撑膜电极组件、均匀分布反应气体、集流导电、排出反应生成水及散热等重要功能。金属材料具有良好的导电导热性、较高的机械强度、成本低、适合批量化生产等优点，因此被认为是质子交换膜燃料电池双极板的理想材料。

质子交换膜燃料电池金属双极板是由金属薄板制成的阴极单极板和阳极单极板通过焊接或粘接构成。阴极单极板和阳极单极板的左右侧均设有燃料气体腔、冷却介质腔和氧化剂气体腔，阴、阳单极板正背两面均设有凸凹沟槽构成的流场区。现有技术中，质子交换膜燃料电池金属双极板流场区的凸凹沟槽都是平面的。由于质子交换膜燃料电池电堆组装时需要一定的预紧力，普通平面流道的金属双极板表现出较强的刚性特征。膜电极组件在工作过程中存在不均匀的机械应力，会导致膜电极性能下降、寿命变短。质子交换膜燃料电池电堆长时间运行或闲置后，容易出现应力松弛现象，这会导致金属双极板与膜电极组件的接触电阻增大，进而引起质子交换膜燃料电池电堆性能及寿命的衰减。

虽然目前市场上有一些弹性较好的双极板，但是，这些双极板在实际使用过程中仍存在一些问题，比如申请号为201420069853.6的中国专利，公开了一种质子交换膜燃料电池金属双极板，其由金属薄板制成的阴极单极板和阳极单极板组合构成，所述阴极单极板和（11）阳极单极板（10）背面相对，其板体上的左右侧均设有对应重合的燃料气体腔（1）、冷却介质腔（3）和氧化剂气体腔（2），其板体上的中部均设有流场区，该流场区设有多个呈弧形的相互对应的凸台和凹槽。

上述一种质子交换膜燃料电池金属双极板虽然能够解决质子交换膜燃料电池的机械挤压与应力松弛问题，但是，由于双极板均为薄板，弹性好，刚度差，因此，当外力较大时，双极板的伸缩位移也较大，这极易使阴极单极板和阳极单极板脱焊而发生分离，影响质子交换膜燃料电池的正常工作。

技术实现要素：

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种质子交换膜燃料电池双极板，以解决现有技术中传统的质子交换膜燃料电池双极板刚度差，不能承受较大的机械挤压力，阴极单极板和阳极单极板容易引过大变形而发生分离，影响质子交换膜燃料电池的正常工作等问题。本实用新型提供的诸多技术方案中优选的技术方案能够实现增强质子交换膜燃料电池双极板的刚度，使其能够承受较大的机械挤压力而不会分离，同时，阴极单极板和阳极单极板采用拼接连接，有效避免分离发生，安全性高，实用性好等技术效果，详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供的一种质子交换膜燃料电池双极板，包括波浪形的阴极单极板和阳极单极板，所述阴极单极板和所述阳极单极板上设置有多个呈一字型交替排列的凹部和凸部，所述凹部和所述凸部的内壁面上设置有安装孔，所述安装孔内插接有安装柱，所述安装柱两端可拆卸固定安装有连接帽，所述连接帽外侧面设置有插孔，所述插孔内插接有插销，所述插销一端连接拉伸弹簧。

作为优选，所述阴极单极板和所述阳极单极板的断面均为长方形板。

作为优选，所述阴极单极板侧面的所述安装孔与所述阳极单极板侧面的所述安装孔的中心轴线重合；

其中，所述阴极单极板侧面的所述安装孔与所述阳极单极板侧面的所述安装孔的孔径大小相等；

其中，所述阴极单极板侧面的所述安装孔与所述阳极单极板侧面的所述安装孔均为通孔。

作为优选，所述连接帽的外径大于所述安装柱的外径；

其中，所述安装柱的外径与所述安装孔的内径相等；

其中，所述连接帽的端面为弧面。

作为优选，所述插孔为螺纹孔；

其中，所述插销与所述插孔螺纹固定连接。

作为优选，所述插销与所述拉伸弹簧可拆卸固定连接。

作为优选，所述凹部和所述凸部均由所述阴极单极板和所述阳极单极板弯曲绕制而成。

上述一种质子交换膜燃料电池双极板，使用过程中，当双极板遭受较大的挤压力时，所述拉伸弹簧会延缓所述凹部和所述凸部的张开，而且随着所述凹部和所述凸部的张开力度越大，需要的挤压力也越大，从而有效避免双极板伸缩位移过大而使所述阴极单极板和所述阳极单极板发生分离；此外，所述阴极单极板和所述阳极单极板通过所述安装柱和所述连接帽进行固定连接，即便双极板伸缩位移过大，所述阴极单极板和所述阳极单极板也不会发生分离，连接强度比传统的焊接更牢靠，安全性高，而且组装、拆卸简单方便，实用性好。

有益效果在于：本实用新型所述的一种质子交换膜燃料电池双极板能够增强质子交换膜燃料电池双极板的刚度，使其能够承受较大的机械挤压力而不会分离，同时，阴极单极板和阳极单极板采用拼接连接，有效避免分离发生，安全性高，实用性好。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的主视图；

图2是本实用新型的左视图的放大图；

图3是本实用新型的图1去掉安装柱和连接帽的左视图；

图4是本实用新型的图1的内部结构图；

图5是本实用新型的图4的局部放大图。

附图标记说明如下：

1、阴极单极板；2、阳极单极板；3、安装孔；4、安装柱；5、连接帽；6、插孔；7、插销；8、拉伸弹簧；9、弧面；10、凹部；11、凸部。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

参见图1-图5所示，本实用新型提供的一种质子交换膜燃料电池双极板，包括波浪形的阴极单极板1和阳极单极板2，阴极单极板1和阳极单极板2上设置有多个呈一字型交替排列的凹部10和凸部11，凹部10和凸部11用于使质子交换膜燃料电池双极板具有较好弹性，能够承受较大的挤压力，凹部10和凸部11的内壁面上设置有安装孔3，安装孔3内插接有安装柱4，安装柱4两端可拆卸固定安装有连接帽5，连接帽5外侧面设置有插孔6，插孔6内插接有插销7，插销7一端连接拉伸弹簧8。

作为可选的实施方式，阴极单极板1和阳极单极板2的断面均为长方形板，这样设计，可使阴极单极板1和阳极单极板2具有较大的接触面积。

阴极单极板1侧面的安装孔3与阳极单极板2侧面的安装孔3的中心轴线重合；

其中，阴极单极板1侧面的安装孔3与阳极单极板2侧面的安装孔3的孔径大小相等；

其中，阴极单极板1侧面的安装孔3与阳极单极板2侧面的安装孔3均为通孔，这样设计，方便安装柱4插入安装孔3内。

连接帽5的外径大于安装柱4的外径，这样设计，可通过连接帽5将阴极单极板1和阳极单极板2固定连接在一起；

其中，安装柱4的外径与安装孔3的内径相等，这样设计，防止安装柱4在安装孔3内发生晃动；

其中，连接帽5的端面为弧面9，由于凹部10和凸部11的内壁面均为弧面9，因此，为了使连接帽5与凹部10和凸部11的内壁面紧密贴合，连接帽5的端面也最好设计为弧面9。

插孔6为螺纹孔；

其中，插销7与插孔6螺纹固定连接。

插销7与拉伸弹簧8可拆卸固定连接，这样设计，方便插销7与连接帽5、拉伸弹簧8安装、拆卸。

凹部10和凸部11均由阴极单极板1和阳极单极板2弯曲绕制而成。

上述一种质子交换膜燃料电池双极板，使用过程中，当双极板遭受较大的挤压力时，拉伸弹簧8会延缓凹部10和凸部11的张开，而且随着凹部10和凸部11的张开力度越大，需要的挤压力也越大，从而有效避免双极板伸缩位移过大而使阴极单极板1和阳极单极板2发生分离；此外，阴极单极板1和阳极单极板2通过安装柱4和连接帽5进行固定连接，即便双极板伸缩位移过大，阴极单极板1和阳极单极板2也不会发生分离，连接强度比传统的焊接更牢靠，安全性高，而且组装、拆卸简单方便，实用性好。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。