CN113013436A - 可先密封再焊接的金属双极板结构及其装配方法 - Google Patents

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CN113013436A CN202110219056.6A CN202110219056A CN113013436A CN 113013436 A CN113013436 A CN 113013436A CN 202110219056 A CN202110219056 A CN 202110219056A CN 113013436 A CN113013436 A CN 113013436A
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Abstract

本发明涉及燃料电池技术领域，公开了一种可先密封再焊接的金属双极板结构，包括第一极板和第二极板，第一极板和第二极板之通过焊接包络线形成冷却液流道，第一极板和第二极板上均设有空气进出口、冷却液进出口和氢气进出口，冷却液进出口位于焊接包络线之内，第一极板上设有第一极板轮廓密封胶线、氢气密封胶线和冷却液密封胶线，第二极板上设有第二极板轮廓密封胶线、空气密封胶线和冷却液密封胶线，氢气密封胶线、空气密封胶线和冷却液密封胶线与焊接包络线均不交叉。本发明还公开了一种可先密封再焊接的金属双极板结构的装配方法。本发明可先密封再焊接的金属双极板结构及其装配方法，先密封再焊接，密封胶线和焊接包络线不干涉，密封效果好。

Description

可先密封再焊接的金属双极板结构及其装配方法
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种可先密封再焊接的金属双极板结构及其装配方法。
背景技术
质子交换膜燃料电池因其高效、节能、清洁等特点，在能源领域得到广泛的研究，而双极板作为质子交换膜燃料电池的重要零部件，具有配气、导电、配水、冷却等作用。双极板的密封胶线布置更是影响整个电堆的密封性能，密封胶线在双极板上布置合适，可减小双极板中空气、氢气、冷却液泄露的概率，影响电堆可靠性。而在传统工艺中，双极板先焊接再密封，密封胶线直接覆盖焊线，凹凸不平的焊线影响密封胶线结构，影响密封性能。因此，合理布置密封胶线和焊接线对提高电堆密封性能及可靠性有重要意义。
中国专利(公开日：2011年01月04日、公开号：CN102306805A)公开了一种金属双极板，由阴、阳极单极板对应连接构成，阴、阳极单极板两侧设有三腔公用管道，中部设直流场流道、分配流道和进出口流道，直流场流道由平行的凸起和沟槽组成，分配流道部分由按规律排布的导流岛和反向凸起的支撑点构成，阴、阳极单极板进口侧与出口侧为不对称结构，气腔公用管道进口的面积比出口的面积大0.1-0.5倍。其虽然给出了密封胶线示意图，但未说明焊线情况，在生产过程中，焊线会影响密封胶线的布置，而且会影响密封性能。
中国专利(公开日：2013年07月24日、公开号：CN203085681U)公开了一种密封性能增强的燃料电池金属双极板，包括用粘结或焊接方式将氧极板和氢极板连接为一体构成双极板，氧极板上的氧胶线框与氧极板为一体结构，即氧胶线框与氧极板上的流道和公用开口一起模压成型；氢极板上的氢胶线框与氢极板为分体结构，即氢胶线框与氢极板是两个各自独立的结构，氢胶线框粘结到氢极板上。提高了金属双极板的整体强度、整体平整度；有利于电堆组装时的匹配、对正；有利于提高金属双极板的密封稳定性；有利于提高金属板电堆运行过程中的可靠性，进而提高电堆寿命。但未考虑焊接对密封胶线布置的影响，未考虑焊线布置情况。
发明内容
本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种可先密封再焊接的金属双极板结构及其装配方法，可先密封再焊接，密封胶线和焊接包络线不干涉，密封效果好。
为实现上述目的，本发明所设计的可先密封再焊接的金属双极板结构，包括互相对称的第一极板和第二极板，所述第一极板的第一面设为空气流道反应区域，所述第二极板的第一面设为氢气流道反应区域，所述第一极板第二面和第二极板第二面之间经焊接通过焊接包络线形成冷却液流道；
所述第一极板上开设有第一极板空气进口、第一极板冷却液进口和第一极板氢气进口，所述第一极板上还开设有第一极板空气出口、第一极板冷却液出口和第一极板氢气出口；
所述第二极板上开设有第二极板空气进口、第二极板冷却液进口和第二极板氢气进口，所述第二极板上还开设有第二极板空气出口、第二极板冷却液出口和第二极板氢气出口；
所述第一极板冷却液进口、第一极板冷却液出口、第二极板冷却液进口和第二极板冷却液出口均位于所述焊接包络线之内，所述第一极板空气进口、第一极板氢气进口、第一极板空气出口、第一极板氢气出口、第二极板空气进口、第二极板氢气进口、第二极板空气出口和第二极板氢气出口均位于所述焊接包络线之外；
所述第一极板的第一面上设有绕所述第一极板边缘一圈的第一极板轮廓密封胶线，所述第一极板的第一面上位于所述第一极板氢气进口和第一极板氢气出口边缘分别设有封闭的氢气密封胶线，所述第一极板的第一面上位于所述第一极板冷却液进口和第一极板冷却液出口边缘分别设有封闭的冷却液密封胶线；
所述第二极板的第一面上设有绕所述第二极板边缘一圈的第二极板轮廓密封胶线，所述第二极板的第一面上位于所述第二极板空气进口和第二极板空气出口边缘分别设有封闭的空气密封胶线，所述第二极板的第一面上位于所述第二极板冷却液进口和第二极板冷却液出口边缘分别设有封闭的冷却液密封胶线；
所述氢气密封胶线、空气密封胶线和冷却液密封胶线与所述焊接包络线均不交叉。
优选地，所述第一极板的第一面上设有绕所述第一极板边缘一圈的第一极板外凸缘，所述第一极板轮廓密封胶线位于所述第一极板外凸缘的内侧，所述第一极板的第一面上位于所述第一极板氢气进口的边缘设有第一极板氢气进口凸缘，位于所述第一极板氢气出口的边缘设有第一极板氢气出口凸缘，所述氢气密封胶线分别位于所述第一极板氢气进口凸缘和第一极板氢气出口凸缘的外侧，所述第一极板的第一面上位于所述第一极板冷却液进口的边缘设有第一极板冷却液进口内凸缘和第一极板冷却液进口外凸缘，所述第一极板冷却液进口内凸缘位于所述第一极板冷却液进口外凸缘的内部，所述第一极板冷却液进口边缘设置的冷却液密封胶线位于所述有第一极板冷却液进口内凸缘和第一极板冷却液进口外凸缘之间，所述第一极板的第一面上位于所述第一极板冷却液出口的边缘设有第一极板冷却液出口内凸缘和第一极板冷却液出口外凸缘，所述第一极板冷却液出口内凸缘位于所述第一极板冷却液出口外凸缘的内部，所述第一极板冷却液出口边缘设置的冷却液密封胶线位于所述第一极板冷却液出口内凸缘和第一极板冷却液出口外凸缘之间。
优选地，所述第二极板的第一面上设有绕所述第二极板边缘一圈的第二极板外凸缘，所述第二极板轮廓密封胶线位于所述第二极板外凸缘的内侧，所述第二极板的第一面上位于所述第二极板空气进口的边缘设有第二极板空气进口凸缘，位于所述第二极板空气出口的边缘设有第二极板空气出口凸缘，所述空气密封胶线分别位于所述第二极板空气进口凸缘和第二极板空气出口凸缘的外侧，所述第二极板的第一面上位于所述第二极板冷却液进口的边缘设有第二极板冷却液进口内凸缘和第二极板冷却液进口外凸缘，所述第二极板冷却液进口内凸缘位于所述第二极板冷却液进口外凸缘的内部，所述第二极板冷却液进口边缘设置的冷却液密封胶线位于所述有第二极板冷却液进口内凸缘和第二极板冷却液进口外凸缘之间，所述第二极板的第一面上位于所述第二极板冷却液出口的边缘设有第二极板冷却液出口内凸缘和第二极板冷却液出口外凸缘，所述第二极板冷却液出口内凸缘位于所述第二极板冷却液出口外凸缘的内部，所述第二极板冷却液出口边缘设置的冷却液密封胶线位于所述第二极板冷却液出口内凸缘和第二极板冷却液出口外凸缘之间。
优选地，所述第一极板的第一面设有第一极板活性区，所述第一极板活性区通过第一极板进口过渡区与所述第一极板空气进口连通，通过第一极板出口过渡区与所述第一极板空气出口连通；所述第二极板的第一面设有第二极板活性区，所述第二极板活性区通过第二极板进口过渡区与所述第二极板氢气进口连通，通过第二极板出口过渡区与所述第二极板氢气出口连通。
优选地，所述第一极板空气进口、第一极板冷却液进口和第一极板氢气进口位于所述第一极板的一端，所述第一极板空气出口、第一极板冷却液出口和第一极板氢气出口位于所述第一极板的一端的另一端；所述第二极板空气进口、第二极板冷却液进口和第二极板氢气进口位于所述第二极板的一端，所述第二极板空气出口、第二极板冷却液出口和第二极板氢气出口位于所述第二极板的另一端。
优选地，所述第一极板冷却液进口位于所述第一极板空气进口和第一极板氢气进口之间，所述第一极板冷却液出口位于所述第一极板空气出口和第一极板氢气出口之间，所述第二极板冷却液进口位于所述第二极板空气进口和第二极板氢气进口之间，所述第二极板冷却液出口位于所述第二极板空气出口和第二极板氢气出口之间。
优选地，所述第一极板空气进口和第一极板空气出口位于所述第一极板的对角，所述第一极板氢气进口和第一极板氢气出口位于所述第一极板的对角，所述第二极板空气进口和第二极板空气出口位于所述第二极板的对角，所述第二极板氢气进口和第二极板氢气出口位于所述第二极板的对角。
一种所述可先密封再焊接的金属双极板结构的装配方法，包括如下步骤：
A)密封胶线敷设：在第一极板第一面的边缘敷设第一极板轮廓密封胶线，在第一极板氢气进口和第一极板氢气出口的边缘敷设氢气密封胶线，在第一极板冷却液进口和第一极板冷却液出口的边缘敷设冷却液密封胶线；在第二极板第一面的边缘敷设第二极板轮廓密封胶线，在第二极板空气进口和第二极板空气出口的边缘敷设空气密封胶线，在第二极板冷却液进口和第二极板冷却液出口的边缘敷设冷却液密封胶线；
B)将第一极板的第二面与第二极板的第二面贴合，定位后，沿焊接包络线进行焊接，将第一极板和第二极板焊接连接。
优选地，所述第一极板的第一面上设有绕所述第一极板边缘一圈的第一极板外凸缘，所述第一极板的第一面上位于所述第一极板氢气进口的边缘设有第一极板氢气进口凸缘，位于所述第一极板氢气出口的边缘设有第一极板氢气出口凸缘，所述第一极板的第一面上位于所述第一极板冷却液进口的边缘设有第一极板冷却液进口内凸缘和第一极板冷却液进口外凸缘，所述第一极板冷却液进口内凸缘位于所述第一极板冷却液进口外凸缘的内部，所述第一极板的第一面上位于所述第一极板冷却液出口的边缘设有第一极板冷却液出口内凸缘和第一极板冷却液出口外凸缘，所述第一极板冷却液出口内凸缘位于所述第一极板冷却液出口外凸缘的内部，所述第二极板的第一面上设有绕所述第二极板边缘一圈的第二极板外凸缘，所述第二极板的第一面上位于所述第二极板空气进口的边缘设有第二极板空气进口凸缘，位于所述第二极板空气出口的边缘设有第二极板空气出口凸缘，所述第二极板的第一面上位于所述第二极板冷却液进口的边缘设有第二极板冷却液进口内凸缘和第二极板冷却液进口外凸缘，所述第二极板冷却液进口内凸缘位于所述第二极板冷却液进口外凸缘的内部，所述第二极板的第一面上位于所述第二极板冷却液出口的边缘设有第二极板冷却液出口内凸缘和第二极板冷却液出口外凸缘，所述第二极板冷却液出口内凸缘位于所述第二极板冷却液出口外凸缘的内部，密封胶线敷设时，所述第一极板轮廓密封胶线位于所述第一极板外凸缘的内侧，所述氢气密封胶线分别位于所述第一极板氢气进口凸缘和第一极板氢气出口凸缘的外侧，所述第一极板冷却液进口边缘设置的冷却液密封胶线位于所述有第一极板冷却液进口内凸缘和第一极板冷却液进口外凸缘之间，所述第一极板冷却液出口边缘设置的冷却液密封胶线位于所述第一极板冷却液出口内凸缘和第一极板冷却液出口外凸缘之间，所述第二极板轮廓密封胶线位于所述第二极板外凸缘的内侧，所述空气密封胶线分别位于所述第二极板空气进口凸缘和第二极板空气出口凸缘的外侧，所述第二极板冷却液进口边缘设置的冷却液密封胶线位于所述有第二极板冷却液进口内凸缘和第二极板冷却液进口外凸缘之间，所述第二极板冷却液出口边缘设置的冷却液密封胶线位于所述第二极板冷却液出口内凸缘和第二极板冷却液出口外凸缘之间。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、先密封再焊接，密封胶线不覆盖焊接包络线，凹凸不平的焊接包络线不影响密封胶线，密封胶线和极板接触是平面接触，增强密封效果；
2、先密封再焊接，每次仅考虑第一极板或第二极板单侧密封胶线成型，无需考虑极板两侧注塑密封胶线，且因仅考虑第一极板或第二极板装夹，密封夹具***难度降低；
3、先密封再焊接，不用考虑焊接对密封区域错位的影响，减少密封夹具***调整，节约工时、降低成本。
附图说明
图1为本发明可先密封再焊接的金属双极板结构中第一极板的结构示意图；
图2为图1中密封胶线的结构示意图；
图3为本发明可先密封再焊接的金属双极板结构中第二极板的结构示意图；
图4为图3中密封胶线的结构示意图；
图5为图3中焊接包络线的结构示意图；
图6为图3中进气口部分的放大示意图。
图中各部件标号如下：
第一极板1、第二极板2、焊接包络线3、冷却液密封胶线4、第一极板空气进口11、第一极板冷却液进口12、第一极板氢气进口13、第一极板空气出口14、第一极板冷却液出口15、第一极板氢气出口16、第一极板活性区17、第一极板进口过渡区18、第一极板出口过渡区19、第二极板空气进口21、第二极板冷却液进口22、第二极板氢气进口23、第二极板空气出口24、第二极板冷却液出口25、第二极板氢气出口26、第二极板活性区27、第二极板进口过渡区28、第二极板出口过渡区29、第一极板轮廓密封胶线101、氢气密封胶线102、第一极板冷却液进口内凸缘121、第一极板冷却液进口外凸缘122、第一极板氢气进口凸缘131、第一极板冷却液出口内凸缘151、第一极板冷却液出口外凸缘152、第一极板氢气出口凸缘161、第二极板轮廓密封胶线201、空气密封胶线202、第二极板空气进口凸缘211、第二极板冷却液进口内凸缘221、第二极板冷却液进口外凸缘222、第二极板空气出口凸缘241、第二极板冷却液出口内凸缘251、第二极板冷却液出口外凸缘252、第一极板外凸缘1001、第二极板外凸缘2001。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1、图2、图3、图4、图5及图6所示，本发明1、一种可先密封再焊接的金属双极板结构，包括互相对称的第一极板1和第二极板2，第一极板1的第一面设为空气流道反应区域，第二极板2的第一面设为氢气流道反应区域，第一极板1第二面和第二极板2第二面之间经焊接通过焊接包络线3形成冷却液流道；
第一极板1上开设有第一极板空气进口11、第一极板冷却液进口12和第一极板氢气进口13，第一极板1上还开设有第一极板空气出口14、第一极板冷却液出口15和第一极板氢气出口16；
第二极板2上开设有第二极板空气进口21、第二极板冷却液进口22和第二极板氢气进口23，第二极板2上还开设有第二极板空气出口24、第二极板冷却液出口25和第二极板氢气出口26；
第一极板冷却液进口12、第一极板冷却液出口15、第二极板冷却液进口22和第二极板冷却液出口25均位于焊接包络线3之内，第一极板空气进口11、第一极板氢气进口13、第一极板空气出口14、第一极板氢气出口16、第二极板空气进口21、第二极板氢气进口23、第二极板空气出口24和第二极板氢气出口26均位于焊接包络线3之外；
第一极板1的第一面上设有绕第一极板1边缘一圈的第一极板轮廓密封胶线101，第一极板1的第一面上位于第一极板氢气进口13和第一极板氢气出口16边缘分别设有封闭的氢气密封胶线102，第一极板1的第一面上位于第一极板冷却液进口12和第一极板冷却液出口15边缘分别设有封闭的冷却液密封胶线4；
第二极板2的第一面上设有绕第二极板2边缘一圈的第二极板轮廓密封胶线201，第二极板2的第一面上位于第二极板空气进口21和第二极板空气出口24边缘分别设有封闭的空气密封胶线202，第二极板2的第一面上位于第二极板冷却液进口22和第二极板冷却液出口25边缘分别设有封闭的冷却液密封胶线4；
氢气密封胶线102、空气密封胶线202和冷却液密封胶线4与焊接包络线3均不交叉。
另外，第一极板1的第一面上设有绕第一极板1边缘一圈的第一极板外凸缘1001，第一极板轮廓密封胶线101位于第一极板外凸缘1001的内侧，第一极板1的第一面上位于第一极板氢气进口13的边缘设有第一极板氢气进口凸缘131，位于第一极板氢气出口16的边缘设有第一极板氢气出口凸缘161，氢气密封胶线102分别位于第一极板氢气进口凸缘131和第一极板氢气出口凸缘161的外侧，第一极板1的第一面上位于第一极板冷却液进口12的边缘设有第一极板冷却液进口内凸缘121和第一极板冷却液进口外凸缘122，第一极板冷却液进口内凸缘121位于第一极板冷却液进口外凸缘122的内部，第一极板冷却液进口12边缘设置的冷却液密封胶线4位于有第一极板冷却液进口内凸缘121和第一极板冷却液进口外凸缘122之间，第一极板1的第一面上位于第一极板冷却液出口15的边缘设有第一极板冷却液出口内凸缘151和第一极板冷却液出口外凸缘152，第一极板冷却液出口内凸缘151位于第一极板冷却液出口外凸缘152的内部，第一极板冷却液出口15边缘设置的冷却液密封胶线4位于第一极板冷却液出口内凸缘151和第一极板冷却液出口外凸缘152之间。
同样地，第二极板2的第一面上设有绕第二极板1边缘一圈的第二极板外凸缘2001，第二极板轮廓密封胶线201位于第二极板外凸缘2001的内侧，第二极板2的第一面上位于第二极板空气进口21的边缘设有第二极板空气进口凸缘211，位于第二极板空气出口24的边缘设有第二极板空气出口凸缘241，空气密封胶线202分别位于第二极板空气进口凸缘211和第二极板空气出口凸缘241的外侧，第二极板2的第一面上位于第二极板冷却液进口22的边缘设有第二极板冷却液进口内凸缘221和第二极板冷却液进口外凸缘222，第二极板冷却液进口内凸缘221位于第二极板冷却液进口外凸缘222的内部，第二极板冷却液进口22边缘设置的冷却液密封胶线4位于有第二极板冷却液进口内凸缘221和第二极板冷却液进口外凸缘222之间，第二极板2的第一面上位于第二极板冷却液出口25的边缘设有第二极板冷却液出口内凸缘251和第二极板冷却液出口外凸缘252，第二极板冷却液出口内凸缘251位于第二极板冷却液出口外凸缘252的内部，第二极板冷却液出口25边缘设置的冷却液密封胶线4位于第二极板冷却液出口内凸缘251和第二极板冷却液出口外凸缘252之间。
本实施例中，第一极板1的第一面设有第一极板活性区17，第一极板活性区17通过第一极板进口过渡区18与第一极板空气进口11连通，通过第一极板出口过渡区19与第一极板空气出口14连通；第二极板2的第一面设有第二极板活性区27，第二极板活性区27通过第二极板进口过渡区28与第二极板氢气进口23连通，通过第二极板出口过渡区29与第二极板氢气出口26连通。
另外，本实施例中，第一极板空气进口11、第一极板冷却液进口12和第一极板氢气进口13位于第一极板1的一端，第一极板空气出口14、第一极板冷却液出口15和第一极板氢气出口16位于第一极板1的一端的另一端；第二极板空气进口21、第二极板冷却液进口22和第二极板氢气进口23位于第二极板2的一端，第二极板空气出口24、第二极板冷却液出口25和第二极板氢气出口26位于第二极板2的另一端。第一极板冷却液进口12位于第一极板空气进口11和第一极板氢气进口13之间，第一极板冷却液出口15位于第一极板空气出口14和第一极板氢气出口16之间，第二极板冷却液进口22位于第二极板空气进口21和第二极板氢气进口23之间，第二极板冷却液出口25位于第二极板空气出口24和第二极板氢气出口26之间。第一极板空气进口11和第一极板空气出口14位于第一极板1的对角，第一极板氢气进口13和第一极板氢气出口16位于第一极板1的对角，第二极板空气进口21和第二极板空气出口24位于第二极板2的对角，第二极板氢气进口23和第二极板氢气出口26位于第二极板2的对角。
本实施例可先密封再焊接的金属双极板结构装配时，包括如下步骤：
A)密封胶线敷设：在第一极板1第一面的边缘敷设第一极板轮廓密封胶线101，在第一极板氢气进口13和第一极板氢气出口16的边缘敷设氢气密封胶线102，在第一极板冷却液进口12和第一极板冷却液出口15的边缘敷设冷却液密封胶线4；在第二极板2第一面的边缘敷设第二极板轮廓密封胶线201，在第二极板空气进口21和第二极板空气出口24的边缘敷设空气密封胶线202，在第二极板冷却液进口22和第二极板冷却液出口25的边缘敷设冷却液密封胶线4；
B)将第一极板1的第二面与第二极板2的第二面贴合，定位后，沿焊接包络线3进行焊接，将第一极板1和第二极板2焊接连接。
另外，步骤A)中，密封胶线敷设时，第一极板轮廓密封胶线101位于第一极板外凸缘1001的内侧，氢气密封胶线102分别位于第一极板氢气进口凸缘131和第一极板氢气出口凸缘161的外侧，第一极板冷却液进口12边缘设置的冷却液密封胶线4位于有第一极板冷却液进口内凸缘121和第一极板冷却液进口外凸缘122之间，第一极板冷却液出口15边缘设置的冷却液密封胶线4位于第一极板冷却液出口内凸缘151和第一极板冷却液出口外凸缘152之间，第二极板轮廓密封胶线201位于第二极板外凸缘2001的内侧，空气密封胶线202分别位于第二极板空气进口凸缘211和第二极板空气出口凸缘241的外侧，第二极板冷却液进口22边缘设置的冷却液密封胶线4位于有第二极板冷却液进口内凸缘221和第二极板冷却液进口外凸缘222之间，第二极板冷却液出口25边缘设置的冷却液密封胶线4位于第二极板冷却液出口内凸缘251和第二极板冷却液出口外凸缘252之间。
在本实施例中，第一极板1和第二极板2采用0.1mm厚316L不锈钢分别冲压，极板凸缘最高面距离极板布置密封胶线面0.3mm，且相邻凸缘之间的距离即槽宽为8mm。密封胶线选择EPDM材料，使用注塑方法注塑，宽度5mm，密封胶线高出极板最高面0.2mm，即密封胶线总高度0.5mm。另外，第一极板轮廓密封胶线101距离第一极板外凸缘1001的距离为0.5mm，第二极板轮廓密封胶线201距离第二极板外凸缘2001的距离为0.5mm。
本实施例使用时，第一极板轮廓密封胶线101将第一极板1的第一面整体密封，氢气密封胶线102将第一极板氢气进口13和第一极板氢气出口16密封，冷却液密封胶线4将第一极板冷却液进口12和第一极板冷却液出口15密封，第二极板轮廓密封胶线201将第二极板2的第一面整体密封，空气密封胶线202将第二极板空气进口21和第二极板空气出口24密封，冷却液密封胶线4将第二极板冷却液进口22和第二极板冷却液出口25密封，保证了第一极板1第一面空气流道和第二极板2第一面氢气流道的密封，同时，保证了第一极板1第二面和第二极板2第二面经焊接后形成冷却液流道中冷却液不会流入空气和氢气。
本发明可先密封再焊接的金属双极板结构及其装配方法，先密封再焊接，密封胶线不覆盖焊接包络线3，凹凸不平的焊接包络线3不影响密封胶线，密封胶线和极板接触是平面接触，增强密封效果；每次仅考虑第一极板或第二极板单侧密封胶线成型，无需考虑极板两侧注塑密封胶线，且因仅考虑第一极板或第二极板装夹，密封夹具***难度降低；不用考虑焊接对密封区域错位的影响，减少密封夹具***调整，节约工时、降低成本。

Claims (9)

1.一种可先密封再焊接的金属双极板结构，包括互相对称的第一极板(1)和第二极板(2)，所述第一极板(1)的第一面设为空气流道反应区域，所述第二极板(2)的第一面设为氢气流道反应区域，所述第一极板(1)第二面和第二极板(2)第二面之间经焊接通过焊接包络线(3)形成冷却液流道；
其特征在于：所述第一极板(1)上开设有第一极板空气进口(11)、第一极板冷却液进口(12)和第一极板氢气进口(13)，所述第一极板(1)上还开设有第一极板空气出口(14)、第一极板冷却液出口(15)和第一极板氢气出口(16)；
所述第二极板(2)上开设有第二极板空气进口(21)、第二极板冷却液进口(22)和第二极板氢气进口(23)，所述第二极板(2)上还开设有第二极板空气出口(24)、第二极板冷却液出口(25)和第二极板氢气出口(26)；
所述第一极板冷却液进口(12)、第一极板冷却液出口(15)、第二极板冷却液进口(22)和第二极板冷却液出口(25)均位于所述焊接包络线(3)之内，所述第一极板空气进口(11)、第一极板氢气进口(13)、第一极板空气出口(14)、第一极板氢气出口(16)、第二极板空气进口(21)、第二极板氢气进口(23)、第二极板空气出口(24)和第二极板氢气出口(26)均位于所述焊接包络线(3)之外；
所述第一极板(1)的第一面上设有绕所述第一极板(1)边缘一圈的第一极板轮廓密封胶线(101)，所述第一极板(1)的第一面上位于所述第一极板氢气进口(13)和第一极板氢气出口(16)边缘分别设有封闭的氢气密封胶线(102)，所述第一极板(1)的第一面上位于所述第一极板冷却液进口(12)和第一极板冷却液出口(15)边缘分别设有封闭的冷却液密封胶线(4)；
所述第二极板(2)的第一面上设有绕所述第二极板(2)边缘一圈的第二极板轮廓密封胶线(201)，所述第二极板(2)的第一面上位于所述第二极板空气进口(21)和第二极板空气出口(24)边缘分别设有封闭的空气密封胶线(202)，所述第二极板(2)的第一面上位于所述第二极板冷却液进口(22)和第二极板冷却液出口(25)边缘分别设有封闭的冷却液密封胶线(4)；
所述氢气密封胶线(102)、空气密封胶线(202)和冷却液密封胶线(4)与所述焊接包络线(3)均不交叉。
2.根据权利要求1所述可先密封再焊接的金属双极板结构，其特征在于：所述第一极板(1)的第一面上设有绕所述第一极板(1)边缘一圈的第一极板外凸缘(1001)，所述第一极板轮廓密封胶线(101)位于所述第一极板外凸缘(1001)的内侧，所述第一极板(1)的第一面上位于所述第一极板氢气进口(13)的边缘设有第一极板氢气进口凸缘(131)，位于所述第一极板氢气出口(16)的边缘设有第一极板氢气出口凸缘(161)，所述氢气密封胶线(102)分别位于所述第一极板氢气进口凸缘(131)和第一极板氢气出口凸缘(161)的外侧，所述第一极板(1)的第一面上位于所述第一极板冷却液进口(12)的边缘设有第一极板冷却液进口内凸缘(121)和第一极板冷却液进口外凸缘(122)，所述第一极板冷却液进口内凸缘(121)位于所述第一极板冷却液进口外凸缘(122)的内部，所述第一极板冷却液进口(12)边缘设置的冷却液密封胶线(4)位于所述有第一极板冷却液进口内凸缘(121)和第一极板冷却液进口外凸缘(122)之间，所述第一极板(1)的第一面上位于所述第一极板冷却液出口(15)的边缘设有第一极板冷却液出口内凸缘(151)和第一极板冷却液出口外凸缘(152)，所述第一极板冷却液出口内凸缘(151)位于所述第一极板冷却液出口外凸缘(152)的内部，所述第一极板冷却液出口(15)边缘设置的冷却液密封胶线(4)位于所述第一极板冷却液出口内凸缘(151)和第一极板冷却液出口外凸缘(152)之间。
3.根据权利要求1所述可先密封再焊接的金属双极板结构，其特征在于：所述第二极板(2)的第一面上设有绕所述第二极板(1)边缘一圈的第二极板外凸缘(2001)，所述第二极板轮廓密封胶线(201)位于所述第二极板外凸缘(2001)的内侧，所述第二极板(2)的第一面上位于所述第二极板空气进口(21)的边缘设有第二极板空气进口凸缘(211)，位于所述第二极板空气出口(24)的边缘设有第二极板空气出口凸缘(241)，所述空气密封胶线(202)分别位于所述第二极板空气进口凸缘(211)和第二极板空气出口凸缘(241)的外侧，所述第二极板(2)的第一面上位于所述第二极板冷却液进口(22)的边缘设有第二极板冷却液进口内凸缘(221)和第二极板冷却液进口外凸缘(222)，所述第二极板冷却液进口内凸缘(221)位于所述第二极板冷却液进口外凸缘(222)的内部，所述第二极板冷却液进口(22)边缘设置的冷却液密封胶线(4)位于所述有第二极板冷却液进口内凸缘(221)和第二极板冷却液进口外凸缘(222)之间，所述第二极板(2)的第一面上位于所述第二极板冷却液出口(25)的边缘设有第二极板冷却液出口内凸缘(251)和第二极板冷却液出口外凸缘(252)，所述第二极板冷却液出口内凸缘(251)位于所述第二极板冷却液出口外凸缘(252)的内部，所述第二极板冷却液出口(25)边缘设置的冷却液密封胶线(4)位于所述第二极板冷却液出口内凸缘(251)和第二极板冷却液出口外凸缘(252)之间。
4.根据权利要求1所述可先密封再焊接的金属双极板结构，其特征在于：所述第一极板(1)的第一面设有第一极板活性区(17)，所述第一极板活性区(17)通过第一极板进口过渡区(18)与所述第一极板空气进口(11)连通，通过第一极板出口过渡区(19)与所述第一极板空气出口(14)连通；所述第二极板(2)的第一面设有第二极板活性区(27)，所述第二极板活性区(27)通过第二极板进口过渡区(28)与所述第二极板氢气进口(23)连通，通过第二极板出口过渡区(29)与所述第二极板氢气出口(26)连通。
5.根据权利要求1所述可先密封再焊接的金属双极板结构，其特征在于：所述第一极板空气进口(11)、第一极板冷却液进口(12)和第一极板氢气进口(13)位于所述第一极板(1)的一端，所述第一极板空气出口(14)、第一极板冷却液出口(15)和第一极板氢气出口(16)位于所述第一极板(1)的一端的另一端；所述第二极板空气进口(21)、第二极板冷却液进口(22)和第二极板氢气进口(23)位于所述第二极板(2)的一端，所述第二极板空气出口(24)、第二极板冷却液出口(25)和第二极板氢气出口(26)位于所述第二极板(2)的另一端。
6.根据权利要求5所述可先密封再焊接的金属双极板结构，其特征在于：所述第一极板冷却液进口(12)位于所述第一极板空气进口(11)和第一极板氢气进口(13)之间，所述第一极板冷却液出口(15)位于所述第一极板空气出口(14)和第一极板氢气出口(16)之间，所述第二极板冷却液进口(22)位于所述第二极板空气进口(21)和第二极板氢气进口(23)之间，所述第二极板冷却液出口(25)位于所述第二极板空气出口(24)和第二极板氢气出口(26)之间。
7.根据权利要求1所述可先密封再焊接的金属双极板结构，其特征在于：所述第一极板空气进口(11)和第一极板空气出口(14)位于所述第一极板(1)的对角，所述第一极板氢气进口(13)和第一极板氢气出口(16)位于所述第一极板(1)的对角，所述第二极板空气进口(21)和第二极板空气出口(24)位于所述第二极板(2)的对角，所述第二极板氢气进口(23)和第二极板氢气出口(26)位于所述第二极板(2)的对角。
8.一种如权利要求1～7任一种所述可先密封再焊接的金属双极板结构的装配方法，其特征在于：包括如下步骤：
A)密封胶线敷设：在第一极板(1)第一面的边缘敷设第一极板轮廓密封胶线(101)，在第一极板氢气进口(13)和第一极板氢气出口(16)的边缘敷设氢气密封胶线(102)，在第一极板冷却液进口(12)和第一极板冷却液出口(15)的边缘敷设冷却液密封胶线(4)；在第二极板(2)第一面的边缘敷设第二极板轮廓密封胶线(201)，在第二极板空气进口(21)和第二极板空气出口(24)的边缘敷设空气密封胶线(202)，在第二极板冷却液进口(22)和第二极板冷却液出口(25)的边缘敷设冷却液密封胶线(4)；
B)将第一极板(1)的第二面与第二极板(2)的第二面贴合，定位后，沿焊接包络线(3)进行焊接，将第一极板(1)和第二极板(2)焊接连接。
9.根据权利要求8所述可先密封再焊接的金属双极板结构的装配方法，其特征在于：所述第一极板(1)的第一面上设有绕所述第一极板(1)边缘一圈的第一极板外凸缘(1001)，所述第一极板(1)的第一面上位于所述第一极板氢气进口(13)的边缘设有第一极板氢气进口凸缘(131)，位于所述第一极板氢气出口(16)的边缘设有第一极板氢气出口凸缘(161)，所述第一极板(1)的第一面上位于所述第一极板冷却液进口(12)的边缘设有第一极板冷却液进口内凸缘(121)和第一极板冷却液进口外凸缘(122)，所述第一极板冷却液进口内凸缘(121)位于所述第一极板冷却液进口外凸缘(122)的内部，所述第一极板(1)的第一面上位于所述第一极板冷却液出口(15)的边缘设有第一极板冷却液出口内凸缘(151)和第一极板冷却液出口外凸缘(152)，所述第一极板冷却液出口内凸缘(151)位于所述第一极板冷却液出口外凸缘(152)的内部，所述第二极板(2)的第一面上设有绕所述第二极板(1)边缘一圈的第二极板外凸缘(2001)，所述第二极板(2)的第一面上位于所述第二极板空气进口(21)的边缘设有第二极板空气进口凸缘(211)，位于所述第二极板空气出口(24)的边缘设有第二极板空气出口凸缘(241)，所述第二极板(2)的第一面上位于所述第二极板冷却液进口(22)的边缘设有第二极板冷却液进口内凸缘(221)和第二极板冷却液进口外凸缘(222)，所述第二极板冷却液进口内凸缘(221)位于所述第二极板冷却液进口外凸缘(222)的内部，所述第二极板(2)的第一面上位于所述第二极板冷却液出口(25)的边缘设有第二极板冷却液出口内凸缘(251)和第二极板冷却液出口外凸缘(252)，所述第二极板冷却液出口内凸缘(251)位于所述第二极板冷却液出口外凸缘(252)的内部，密封胶线敷设时，所述第一极板轮廓密封胶线(101)位于所述第一极板外凸缘(1001)的内侧，所述氢气密封胶线(102)分别位于所述第一极板氢气进口凸缘(131)和第一极板氢气出口凸缘(161)的外侧，所述第一极板冷却液进口(12)边缘设置的冷却液密封胶线(4)位于所述有第一极板冷却液进口内凸缘(121)和第一极板冷却液进口外凸缘(122)之间，所述第一极板冷却液出口(15)边缘设置的冷却液密封胶线(4)位于所述第一极板冷却液出口内凸缘(151)和第一极板冷却液出口外凸缘(152)之间，所述第二极板轮廓密封胶线(201)位于所述第二极板外凸缘(2001)的内侧，所述空气密封胶线(202)分别位于所述第二极板空气进口凸缘(211)和第二极板空气出口凸缘(241)的外侧，所述第二极板冷却液进口(22)边缘设置的冷却液密封胶线(4)位于所述有第二极板冷却液进口内凸缘(221)和第二极板冷却液进口外凸缘(222)之间，所述第二极板冷却液出口(25)边缘设置的冷却液密封胶线(4)位于所述第二极板冷却液出口内凸缘(251)和第二极板冷却液出口外凸缘(252)之间。
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