质子交换膜燃料电池一体化密封设计与仿真

摘要

以提升质子交换膜燃料电池(PEMFC)结构可靠性、降低各部件损伤风险为目标,将阳极板、阴极板和膜电极通过注塑粘合成一个整体部件,开发了一种一体化密封单电池,该方案对膜电极具有更好的保护性,且更易加工成型.对模型进行有限元仿真,结果表明,在阴极板流场脊区域平均应力0.6～1.2 MPa条件下,一体化密封方式下质子交换膜(PEM)活性区域边缘平面内平均变形量比线密封方式降低了67.52％～80.73％,活性区域厚度方向上受压后平均变形量降低了30.86％～45.92％,极大改善了PEM的力学稳健性,降低其撕裂风险,从而提升了其使用寿命.搭建了基于差压法的密封性能测试系统,对加工成型的一体化密封单电池实物进行了密封性能测试,结果表明各项漏率指标均达标.