[實(shí)用新型]燃料電池分隔件、單體燃料電池和燃料電池電堆

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201822035467.6
• 申請(qǐng)日: 2018-12-05
• 公開（公告）號(hào): CN209183643U
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 耿珺;柴茂榮;李鵬飛;宋耀穎;陸維
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)家電投集團(tuán)氫能科技發(fā)展有限公司
• 主分類號(hào): H01M8/0258
• 分類號(hào): H01M8/0258;H01M8/0267;H01M8/1007;H01M8/248
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 黃德海

本實(shí)用新型公開了一種燃料電池分隔件、單體燃料電池和燃料電池電堆，所述燃料電池分隔件，包括：陽極板；陰極板，所述陰極板包括陰極反應(yīng)區(qū)和環(huán)繞所述陰極反應(yīng)區(qū)的陰極邊緣區(qū)，所述陰極反應(yīng)區(qū)的第一側(cè)面相對(duì)于所述陰極邊緣區(qū)的第一側(cè)面朝所述陰極板的第二側(cè)面凹陷設(shè)置以形成沉槽，所述陰極板的第二側(cè)面與所述陽極板的第二側(cè)面相對(duì)設(shè)置；氣路組件，所述氣路組件設(shè)置在所述沉槽。本實(shí)用新型的燃料電池分隔件，通過設(shè)置沉槽來配合氣路組件，可以增大反應(yīng)體積。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于燃料電池制造技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種燃料電池分隔件、具有該燃料電池分隔件的燃料電池電堆和一種單體燃料電池。

背景技術(shù)

燃料電池尤其氫燃料電池主要用于新能源汽車系列的燃料電池動(dòng)力汽車、客車以及卡車、新能源燃料電池動(dòng)力機(jī)車、飛行器、家庭用分散電源等領(lǐng)域。

燃料電池具有堆疊結(jié)構(gòu)，通常是由單體燃料電池層疊多個(gè)而成的層疊體而構(gòu)成。單體燃料電池一般來說包括發(fā)電體和隔板，發(fā)電體包含電解質(zhì)膜和配置在電解質(zhì)膜兩面上的電極催化層。在燃料電池組中，層疊體的兩端依次層疊集電板、絕緣板、端板，并使用連結(jié)裝置將分別處于層疊體兩側(cè)的一對(duì)端板連結(jié)，使其保持層疊狀態(tài)。

分隔件表面有供給反應(yīng)氣體流動(dòng)的流路，該流路的設(shè)置方式對(duì)燃料電池的效率影響較大。相關(guān)技術(shù)中，分隔件提供的還原劑氣體流路及氧化劑氣體流路的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，未考慮到氣體的實(shí)際走向。

燃料電池的特性要求氫氧側(cè)所需的反應(yīng)空間不同，一般采用兩側(cè)流道設(shè)計(jì)寬度不同的方法解決該問題。但流道寬度增大的一側(cè)導(dǎo)致該側(cè)流道寬深比增大，從而導(dǎo)致反應(yīng)效率降低或電池體積的增大。此外，也有可能增加沖壓加工的復(fù)雜程度。

燃料電池在發(fā)電過程中，會(huì)產(chǎn)生熱量。相關(guān)技術(shù)中，為了帶走熱量，通常是在分隔件的邊緣區(qū)設(shè)置冷卻流道，該方式的冷卻效果不好，長(zhǎng)期使用會(huì)導(dǎo)致燃料電池的升溫嚴(yán)重，影響電化學(xué)反應(yīng)的效率。

在堆疊燃料電池的層疊體時(shí)，層疊體的壓裝效果直接影響燃料電池的反應(yīng)效率。相關(guān)技術(shù)中，需要設(shè)置獨(dú)立的壓裝邊框來實(shí)現(xiàn)層疊體的壓裝，零部件較多，工藝復(fù)雜。

燃料電池的堆疊結(jié)構(gòu)是通過對(duì)置于對(duì)各單電池層疊體兩端的端板上施加緊固力而形成。相關(guān)技術(shù)中，需要設(shè)置獨(dú)立的壓裝邊框，用于施加緊固力的桿件穿過壓裝邊框。這種壓裝方式導(dǎo)致電池內(nèi)部壓力不均勻，從而影響電池性能。

為了實(shí)現(xiàn)膜電極發(fā)電體的定位及固定，采用在膜電極四周設(shè)置與膜電極一體的絕緣絕緣框來實(shí)現(xiàn)。在承受電池工作的高壓力時(shí)，絕緣框本身與膜電極材料屬性的不同易導(dǎo)致絕緣框的變形及移位，進(jìn)而影響電池性能。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的燃料電池分隔件，包括：陽極板；陰極板，所述陰極板包括陰極反應(yīng)區(qū)和環(huán)繞所述陰極反應(yīng)區(qū)的陰極邊緣區(qū)，所述陰極反應(yīng)區(qū)的第一側(cè)面相對(duì)于所述陰極邊緣區(qū)的第一側(cè)面朝所述陰極板的第二側(cè)面凹陷設(shè)置以形成沉槽，所述陰極板的第二側(cè)面與所述陽極板的第二側(cè)面相對(duì)設(shè)置；氣路組件，所述氣路組件設(shè)置在所述沉槽。

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的燃料電池分隔件，通過設(shè)置沉槽來配合氣路組件，可以增大反應(yīng)體積。

本實(shí)用新型還提出了一種燃料電池電堆，包括：多個(gè)如上述任一種所述的燃料電池分隔件和膜電極組件，多個(gè)所述燃料電池分隔件層疊設(shè)置，且所述燃料電池分隔件的陽極板與相鄰的一個(gè)所述燃料電池分隔件的氣路組件之間夾設(shè)有所述膜電極組件。

本實(shí)用新型還提出了一種單體燃料電池，包括：陽極板；陰極板，所述陰極板包括陰極反應(yīng)區(qū)和環(huán)繞所述陰極反應(yīng)區(qū)的陰極邊緣區(qū)，所述陰極反應(yīng)區(qū)的第一側(cè)面相對(duì)于所述陰極邊緣區(qū)的第一側(cè)面朝所述陰極板的第二側(cè)面凹陷設(shè)置以形成沉槽；膜電極組件和氣路組件，所述膜電極組件和所述氣路組件夾設(shè)在所述陽極板的第一側(cè)面與所述陰極板的第一側(cè)面之間，所述氣路組件設(shè)置在所述沉槽，且通過所述沉槽的周壁定位。