阅读说明：本技术 一种燃料电池电堆用镶嵌式绝缘板及其制作方法 (Embedded insulating plate for fuel cell stack and manufacturing method thereof ) 是由 卢兵兵 石伟玉 孟维志 侯中军 姜贵山 于 2020-06-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种燃料电池电堆用镶嵌式绝缘板及其制作方法,包括绝缘板、金属镶块和端板,绝缘板包括板体和设置在板体的一侧的凸起部,凸起部内包覆有金属镶块,端板上设置有通孔,端板贴合在绝缘板上且通孔套设在凸起部上。本发明所提供的燃料电池电堆用镶嵌式绝缘板,其结构设计结合了工程塑料良好的绝缘特性和金属材料良好的强度特性,绝缘材料保证绝缘板的绝缘性能,而金属镶块保证绝缘板特别是腔口位置的结构强度和稳定性；绝缘板结构简单、可机加工、可注塑,金属镶块可压铸,可实现批量化生成；绝缘板和金属镶块一体注塑成型后与端板可简单组装、便于机械化作业；材料成本和制造成本较低,易批量生产。能够实现提高绝缘性能且成本低。(The invention discloses an embedded insulating plate for a fuel cell stack and a manufacturing method thereof. The embedded insulating plate for the fuel cell stack provided by the invention has the advantages that the structural design combines the good insulating property of engineering plastics and the good strength property of metal materials, the insulating material ensures the insulating property of the insulating plate, and the metal insert ensures the structural strength and the stability of the insulating plate, particularly the position of a cavity opening; the insulating plate has a simple structure, can be machined and injected, and the metal insert can be die-cast, so that batch generation can be realized; the insulating plate and the metal insert are integrally injection molded and then can be simply assembled with the end plate, so that the mechanical operation is facilitated; the material cost and the manufacturing cost are low, and the mass production is easy. The insulating performance can be improved and the cost is low.)

一种燃料电池电堆用镶嵌式绝缘板及其制作方法

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电堆用镶嵌式绝缘板及其制作方法。

背景技术

质子交换膜燃料电池电堆通常由几十节到几百节单电池串联组成，工作状态时电压范围通常为几十伏到几百伏，绝缘板是质子交换膜燃料电池电堆中必要部件，通常位于电堆集流板和端板之间，起到绝缘功能。

燃料电池电堆绝缘板是电堆的重要组成部分，除具有良好的绝缘功能外，还需要有一定的强度，同时易加工、易成型。

传统的绝缘板，采用绝缘材料加工而成，为平板结构，置于端板和金属集流板之前，至少一侧的绝缘板还需要具有反应气体和冷却液进出的腔口。电堆组装力通常会在10-40kN之间，为保证电堆压力分布均匀、结构可靠，电堆通常采用金属材质端板。而电堆在工作的时候，冷却液流动，且流经电堆集流板、绝缘板、端板。由于冷却液有一定的导电性，这样绝缘板的厚度与电堆绝缘性能(电堆集流板与电堆封装壳体之间的绝缘特性)密切相关，绝缘板越厚，电堆绝缘性能越好，但绝缘板体积、重量、成本都显著上升。

因此，如何提供一种燃料电池电堆用镶嵌式绝缘板，以实现提高绝缘性能且成本低，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃料电池电堆用镶嵌式绝缘板，以实现提高绝缘性能且成本低。本发明的另一目的是提供一种燃料电池电堆用镶嵌式绝缘板制作方法。

一种燃料电池电堆用镶嵌式绝缘板，包括绝缘板、金属镶块和端板，

所述绝缘板包括板体和设置在所述板体的一侧的凸起部，所述凸起部内包覆有所述金属镶块，

所述端板上设置有通孔，所述端板贴合在所述绝缘板上且所述通孔套设在所述凸起部上。

优选的，上述绝缘板与所述金属镶块为一体注塑成型。

优选的，上述凸起部为环形结构，其内孔中设置有多道加强隔档，并通过所述加强隔档形成空气、氢气、冷却液流入和流出的独立腔口，

所述金属镶块为环形结构，其内孔中设置有多道加强筋，所述加强隔档内包覆有所述加强筋。

优选的，上述凸起部包覆所述金属镶块的最外侧圆周面。

优选的，上述绝缘板为玻璃布层压板，或者聚酰胺类工程塑料，或者聚苯醚类热固性或热塑性工程塑料。

优选的，上述金属镶块为铝合金材质。

优选的，上述金属镶块为压铸成型或者机加工成型。

本发明还提供一种燃料电池电堆用镶嵌式绝缘板制作方法，包括：

步骤1)通过压铸或者机加工的方式得到金属镶块；

步骤2)将所述金属镶块放入绝缘板的成型模具中，注塑成型后，得到成品的所述绝缘板，所述绝缘板包括板体和设置在所述板体的一侧的凸起部，所述凸起部内包覆有所述金属镶块；

步骤3)在端板上设置通孔；

步骤4)所述端板贴合在所述绝缘板上且所述通孔套设在所述凸起部上，组装在一起后得到燃料电池电堆用镶嵌式绝缘板。

上述本发明所提供的燃料电池电堆用镶嵌式绝缘板，包括绝缘板、金属镶块和端板，

所述绝缘板包括板体和设置在所述板体的一侧的凸起部，所述凸起部内包覆有所述金属镶块，

所述端板上设置有通孔，所述端板贴合在所述绝缘板上且所述通孔套设在所述凸起部上。

本发明所提供的燃料电池电堆用镶嵌式绝缘板，其结构设计结合了工程塑料良好的绝缘特性和金属材料良好的强度特性，绝缘材料保证绝缘板的绝缘性能，而金属镶块保证绝缘板特别是腔口位置的结构强度和稳定性；绝缘板结构简单、可机加工、可注塑，金属镶块可压铸，可实现批量化生成；绝缘板和金属镶块一体注塑成型后与端板可简单组装、便于机械化作业；材料成本和制造成本较低，易批量生产。

本发明所提供的燃料电池电堆用镶嵌式绝缘板，能够实现提高绝缘性能且成本低。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的燃料电池电堆用镶嵌式绝缘板的***结构示意图；

图2为本发明实施例所提供的燃料电池电堆用镶嵌式绝缘板的俯视结构示意图；

图3为图2的A向剖视结构图。

上图1-3中：

绝缘板1、金属镶块2、端板3、凸起部4、通孔5。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图3，图1为本发明实施例所提供的燃料电池电堆用镶嵌式绝缘板的***结构示意图；图2为本发明实施例所提供的燃料电池电堆用镶嵌式绝缘板的俯视结构示意图；图3为图2的A向剖视结构图。

本发明实施例所提供的燃料电池电堆用镶嵌式绝缘板，包括绝缘板1、金属镶块2和端板3，

绝缘板1包括板体和设置在板体的一侧的凸起部4，凸起部4内包覆有金属镶块2，

端板3上设置有通孔5，端板3贴合在绝缘板1上且通孔5套设在凸起部4上。

本发明实施例所提供的燃料电池电堆用镶嵌式绝缘板，其结构设计结合了工程塑料良好的绝缘特性和金属材料良好的强度特性，绝缘材料保证绝缘板的绝缘性能，而金属镶块2保证绝缘板特别是腔口位置的结构强度和稳定性；绝缘板1结构简单、可机加工、可注塑，金属镶块2可压铸，可实现批量化生成；绝缘板1和金属镶块2一体注塑成型后与端板3可简单组装、便于机械化作业；材料成本和制造成本较低，易批量生产。

本发明实施例所提供的燃料电池电堆用镶嵌式绝缘板，能够实现提高绝缘性能且成本低。

为了进一步优化上述方案，绝缘板1与金属镶块2为一体注塑成型。

为了进一步优化上述方案，凸起部4为环形结构，其内孔中设置有多道加强隔档，并通过加强隔档形成空气、氢气、冷却液流入和流出的独立腔口，

金属镶块2为环形结构，其内孔中设置有多道加强筋，加强隔档内包覆有加强筋。

具体的，凸起部4包覆金属镶块2的最外侧圆周面。

为了进一步优化上述方案，绝缘板1上设置有腔口，腔口位于凸起部4上。

具体的，绝缘板1为玻璃布层压板，或者聚酰胺类工程塑料，或者聚苯醚类热固性或热塑性工程塑料。当然，绝缘板1可以为上述绝缘材料但不限于上述绝缘材料。

具体的，金属镶块2为铝合金材质。

具体的，金属镶块2为压铸成型或者机加工成型。

本发明还提供一种燃料电池电堆用镶嵌式绝缘板制作方法，包括：

步骤1)通过压铸或者机加工的方式得到金属镶块2；

步骤2)将金属镶块2放入绝缘板1的成型模具中，注塑成型后，得到成品的绝缘板1，绝缘板1包括板体和设置在板体的一侧的凸起部4，凸起部4内包覆有金属镶块2；

步骤3)在端板3上设置通孔5；

步骤4)端板3贴合在绝缘板1上且通孔5套设在凸起部4上，组装在一起后得到燃料电池电堆用镶嵌式绝缘板。

本发明提供的燃料电池电堆用镶嵌式绝缘板，为质子交换膜燃料电池电堆用绝缘板，绝缘板是质子交换膜燃料电池电堆中必要部件，通常位于电堆集流板和端板之间，起到绝缘功能。

本发明的目的是提供一种结构简单，品质稳定，绝缘性能好，强度高，成本低的燃料电池用绝缘板或端板，通过树脂材料和金属镶块复合结构，在提升电堆绝缘性能的同时，保证绝缘板特别是腔口处的强度。

本发明提供的燃料电池电堆用镶嵌式绝缘板，包括绝缘板1、金属镶块2、端板3；

绝缘板1采用绝缘材料制成，材料可选用玻璃布层压板、聚酰胺类工程塑料、聚苯醚类工程塑料等；

绝缘板1和金属镶块2通过注塑方式加工成型；绝缘材料保证绝缘板的绝缘性能，而金属镶块2保证绝缘板特别是腔口位置的结构强度和稳定性；

绝缘板1和金属镶块2一体注塑成型后与端板3装配；

绝缘板1受的力传导到金属镶块2上，减少绝缘板1的受力变形量；

绝缘板1因内部有金属镶块2的支撑，减小耐久蠕变量，确保结构稳定性。

在具体实施时：

1、通过机加工方式得到金属镶块2，金属镶块2采用铝合金材料；

2、通过一体化注塑加工成型绝缘板1和金属镶块2的复合结构，金属镶件2放入模具内，注塑绝缘板1的绝缘材料，一体注塑成型完成，绝缘材料选用聚酰胺类工程塑料PA9T；

3、把一体注塑成型的绝缘板1和金属镶件2的复合结构与端板3组装在一起。

采用上述部件进行燃料电池电堆组装，电堆组装力30kN，节数300节，组装完成后采用绝缘表测量电堆集流板和封装壳体间绝缘值，电压设定为500V，未通入冷却液时电堆绝缘值＞2000MΩ，通入电导率为5uS/cm的冷却液时电堆绝缘值＞20MΩ。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。