(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202110170600.2
(22)申请日 2021.02.08
(71)申请人 上海治臻新能源装备有限公司
地址 201306 上海市浦东新区泥城镇层林
路1500号1幢厂房
(72)发明人 姜天豪 张茜茜 毕飞飞 胡鹏
杜祥永 鲍恩泽 蓝树槐
(74)专利代理机构 上海世圆知识产权代理有限
公司 31320
代理人 陈颖洁 王佳妮
(51)Int.Cl.
H01M 8/0276(2016.01)
H01M 8/0286(2016.01)
(54)发明名称
(57)摘要
一种实现金属双极板密封一体化注塑成型
的密封槽结构，针对传统粘接方式存在粘接不良
堆叠时、装配不良拆解时、长期使用之后密封元
件易从金属双极板上掉落的问题，本方案去除胶
黏剂的使用，使阴极板的密封槽和阳极板的密封
槽对称，并在阴极板和阳极板的密封槽内相对应
地沿延伸方向设有多个贯穿孔，从而使阴极板和
阳极板上注塑成型的密封元件能形成对拉式的
密封结构，提高了整体密封结构的稳健性和长久
性，同时提高了密封工艺的效率。贯穿孔周围可
布置加强筋来进一步稳固密封。贯穿孔可以通过
冲压或激光打孔工艺实现，加强筋可以通过冲压
工艺实现；焊线根据贯穿孔的位置有调整，可以
通过激光焊接工艺实现。权利要求书1页 说明书5页 附图6页CN 112736264 A 2021.04.30
C N 112736264
A
1.一种实现金属双极板密封一体化注塑成型的密封槽结构，包括金属双极板，所述金属双极板的阴极板和阳极板上均设有密封槽，其特征在于，阴极板的密封槽和阳极板的密封槽相对称，阴极板和阳极板的密封槽内相对应地沿延伸方向设有多个贯穿孔。
2.根据权利要求1所述的实现金属双极板密封一体化注塑成型的密封槽结构，其特征在于，所述密封槽包括外圈密封槽和三腔密封槽。
3.根据权利要求2所述的实现金属双极板密封一体化注塑成型的密封槽结构，其特征在于，所述三腔密封槽包括第一密封槽和第二密封槽，所述第一密封槽设置于每相邻两个腔口之间，所述第二密封槽设置于每个腔口的腔口流体入口所在边缘的旁侧。
4.根据权利要求3所述的实现金属双极板密封一体化注塑成型的密封槽结构，其特征在于，所述第二密封
槽包括凸楞和凹陷，所述凸楞设置于腔口的腔口流体入口所在边缘的旁侧，阴极板和阳极板的相对应的凸楞之间形成流体通路，多个所述凹陷沿凸楞延伸方向分布于凸楞上且每个凹陷内设有贯穿孔。
5.根据权利要求4所述的实现金属双极板密封一体化注塑成型的密封槽结构，其特征在于，所述凸楞与腔口边缘的凸起部分连为一体且其高度一致，所述凹陷、第一密封槽、外圈密封槽的深度与流场区的下凹深度一致。
6.根据权利要求4或5所述的实现金属双极板密封一体化注塑成型的密封槽结构，其特
征在于，所述凸楞的高度和凹陷的深度为5
~50mm，凸楞的宽度为10
~
50mm。
7.根据权利要求2
~5任一项所述的实现金属双极板密封一体化注塑成型的密封槽结
构，其特征在于，所述金属双极板的阴极板和阳极板上相对应地设有焊线，所述焊线的对应外圈密封槽的部分位于外圈密封槽内贯穿孔的靠近流场区一侧，焊线的对应三腔密封槽的第一密封槽的部分分成两条且分别位于第一密封槽内贯穿孔的两侧，焊线的对应两侧腔口第二密封槽的部分位于各自腔口流体出口的靠近流场区一侧。
8.根据权利要求7所述的实现金属双极板密封一体化注塑成型的密封槽结构，其特征
在于，所述焊线的宽度为0.2
~0.4mm。
9.根据权利要求1
~5、8任一项所述的实现金属双极板密封一体化注塑成型的密封槽结
构，其特征在于，所述贯穿孔的周侧分布有多个加强筋。
10.根据权利要求9所述的实现金属双极板密封一体化注塑成型的密封槽结构，其特征
在于，所述贯穿孔的尺寸为1
~
5mm，贯穿孔间的间隙范围为5
~
50mm。
权 利 要 求 书1/1页
CN 112736264 A
一种实现金属双极板密封一体化注塑成型的密封槽结构
技术领域
[0001]本发明属于燃料电池金属双极板领域，特别涉及一种实现金属双极板密封一体化注塑成型的密封槽结构。
背景技术
[0002]燃料电池的运行是为了使氢气与氧气发生电化学反应，从而产生电能来维持汽车的运行，因此，氢气与氧气是反应原材料，必不可少。同时，由于反应产生的热持续累积会降低催化剂的催化效果，需
要冷却水进入燃料电池内部以带走热量，维持内部环境的稳定。这三类物质在燃料电池内部分别处于不同的空间，需要做到彼此隔绝、互不影响。因此，为达到隔离的目的，密封元件的存在就必不可少，该密封元件的有效性是达成燃料电池有效性的前提条件。
[0003]现有金属双极板上的密封结构一般是在每块极板的流场区边缘及三腔口区这些需要隔绝流体的部位设置与流场区下凹处在极板厚度方向上一致的密封槽结构来实现的。密封槽包括外圈密封槽1和三腔密封槽2，外圈密封槽1对应流场区和三腔口区的整体外缘，三腔密封槽2对应三腔口区。
[0004]其中，阴极板的外圈密封槽1与阳极板的外圈密封槽1呈镜像完全贴合的对称结构，参见图1，虚线为焊线3的对应外圈密封槽1的部分，其沿外圈密封槽1延伸地设置于外圈密封槽1内，阴极板和阳极板通过沿焊线3的该部分激光焊接能实现彼此相连，并保证冷却水区域的密封效果。参见图2，外圈密封槽1中粘结密封元件4，保证流场区的反应物和生成物的密封效果。
[0005]阴极板的三腔密封槽2与阳极板的三腔密封槽2为非对称结构，参见图3，虚线为焊线3的对应三腔密封槽2的部分，其位于三腔口区的三个腔口之间、中间腔口的腔口流体入口5所在边缘的旁侧、两侧腔口的腔口流体出口6的靠近流场区一侧，阴极板和阳极板通过沿焊线3的该部分激光焊接能实现彼此相连，并保证冷却水区域的密封效果，同时不影响流体进入反应区。参见图4，三腔密封槽2中粘结密封元件4，并且金属双极板上还设置加强筋结构，保证三腔口区流体的隔绝效果及密封元件4受力时的支撑效果。
[0006]上述结构对于起到粘结作用的胶黏剂依赖性非常高，在胶黏剂粘结效果不佳时会出现密封元件脱落、密封效果丧失的严重后果，不利于保证燃料电池密封体系的长期有效。实际上，目前市场上的胶黏剂很大程度上不能同时满足方便涂胶（粘度低）、粘接效果好（金属‑密封材料的剥离强度高）和持久耐用（耐热耐酸）这些性能需求。此外，由于密封元件易变形导致无法借助自动化设备进行贴胶，涂胶过程的效率及精密度在实际生产时也是限制燃料电池金属双极板大规模量产的一个关键因素。因此，去除胶黏剂的使用，直接在金属双极板上注塑成型密封元件，使注塑时的料流在金属双极板上形成对拉结构，实现阴极板和阳极板上的密封元件连为一体，是解决上述问题的良好尝试，能够极大地升燃料电池双极板密封结构的稳健性。
发明内容
[0007]本发明针对上述问题，提供一种实现金属双极板密封一体化注塑成型的密封槽结构。
[0008]本发明的目的可以通过下述技术方案来实现：一种实现金属双极板密封一体化注塑成型的密封槽结构，包括金属双极板，所述金属双极板的阴极板和阳极板上均设有密封槽，阴极板的密封槽和阳极板的密封槽相对称，阴极板和阳极板的密封槽内相对应地沿延伸方向设有多个贯穿孔。
[0009]优选地，所述密封槽包括外圈密封槽和三腔密封槽。
[0010]进一步地，所述三腔密封槽包括第一密封槽和第二密封槽，所述第一密封槽设置于每相邻两个腔口之间，所述第二密封槽设置于每个腔口的腔口流体入口所在边缘的旁侧。
[0011]其中，所述第二密封槽包括凸楞和凹陷，所述凸楞设置于腔口的腔口流体入口所在边缘的旁侧，阴极板和阳极板的相对应的凸楞之间形成流体通路，多个所述凹陷沿凸楞延伸方向分布于凸楞上且每个凹陷内设有贯穿孔。
[0012]所述凸楞与腔口边缘的凸起部分连为一体且其高度一致，所述凹陷、第一密封槽、外圈密封槽的深度与流场区的下凹深度一致。
[0013]所述凸楞的高度和凹陷的深度为5
~50mm，凸楞的宽度为10
~
50mm。
[0014]优选地，所述金属双极板的阴极板和阳极板上相对应地设有焊线。
[0015]进一步地，所述焊线的对应外圈密封槽的部分位于外圈密封槽内贯穿孔的靠近流场区一侧，焊线的对应三腔密封槽的第一密封槽的部分分成两条且分别位于第一密封槽内贯穿孔的两侧，焊线的对应两侧腔口第二密封槽的部分位于各自腔口流体出口的靠近流场区一侧。
[0016]所述焊线的宽度为0.2
~0.4mm。
[0017]优选地，所述贯穿孔的周侧分布有多个加强筋。
[0018]所述贯穿孔的尺寸为1
~5mm，贯穿孔间的间隙范围为5
~
50mm。
[0019]与现有技术相比，本发明的有益效果：根据密封元件在极板上的注塑成型结构特点及密封支撑结构需求，在极板的密封槽区域引入贯穿孔结构，使阴极板和阳极板上注塑成型的密封元件形成对拉结构，
从而提高了整体密封结构的稳健性和长久性，并且提高了密封工艺的效率。针对贯穿孔结构，还可以进一步在其周围布置加强筋来进一步稳固密封。其中，贯穿孔可以通过冲压或激光打孔工艺实现，其周围的加强筋可以通过冲压工艺实现，布置在周围的焊线可以通过激光焊接工艺实现。
附图说明
[0020]图1为现有技术金属双极板的外圈密封槽及该处焊线的示意图；
图2为现有技术金属双极板的外圈密封槽内安装密封元件的示意图；
图3为现有技术金属双极板的三腔密封槽及该处焊线的示意图；
图4为现有技术金属双极板的三腔密封槽内安装密封元件的示意图；
图5为本发明实施例1金属双级板的整体示意图；
图6为本发明实施例1金属双极板的外圈密封槽及该处焊线的示意图；
图7为本发明实施例1金属双极板的三腔密封槽及该处焊线的示意图；
图8为本发明实施例1金属双极板的三腔密封槽及该处焊线的轴测图；
图9为图7中第二密封槽的A‑A面在未加工贯穿孔时的侧剖图；
图10为图7中第二密封槽的A‑A面在密封元件注塑于第二密封槽内时的侧剖图；
图11为本发明实施例2金属双极板的外圈密封槽及该处焊线的示意图；
图12为本发明实施例2金属双极板的三腔密封槽及该处焊线的示意图；
图13为本发明实施例2金属双极板的三腔密封槽及该处焊线的轴测图。
[0021]附图标记如下：
1外圈密封槽
2三腔密封槽
201第一密封槽
202第二密封槽
2021凸楞
2022凹陷
3焊线
4密封元件
5腔口流体入口
6腔口流体出口
7贯穿孔
8加强筋。
具体实施方式
[0022]以下结合附图详细说明本发明的具体实施方式，使本领域的技术人员更清楚地理解如何实践本发明。尽管结合其优选的具体实施方案描述了本发明，但这些实施方案只是阐述，而不是限制本发明的范围。
[0023]实施例1
参见图5，一种实现金属双极板密封一体化注塑成型的密封槽结构，包括金属双极板，金属双极板的阴极板和阳极板上均设有密封槽，密封槽用于注塑密封元件，密封槽包括外圈密封槽1和三腔密封槽2，外圈密封槽1对应极板的流场区和三腔口区的整体外缘，三腔密封槽2对应极板的三腔口区。密封槽与现有技术的区别见下文。
[0024]阴极板的外圈密封槽1与阳极板的外圈密封槽1及阴极板的三腔密封槽2与阳极板的三腔密封槽2均为对称结构。
[0025]阴极板和阳极板的密封槽内沿延伸方向相对应地设有多个贯穿孔7，以使阴极板和阳极板上注塑成型的密封元件形成对拉结构。参见图6，外圈密封槽1内的贯穿孔7作为该处流动接口，使注塑成型密封元件时料流在该处形成对拉式的密封结构，保证流场区和三腔口区的整体外缘的密封效果。参见图7和图8，三腔密封槽2内的贯穿孔7作为该处流动接口，使注塑成型密封元件时料流在该处形成对拉式的密封结构，保证三腔口区的密封效果，同时使空气、氢气及冷却水的通路畅通，保证三腔口区的隔离效果。贯穿孔7的形状可呈圆
5mm；贯穿孔7间的间隙范围可为5形、椭圆形、矩形、或其他规则形状；贯穿孔7的尺寸可为1
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