[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?zhí)枺?/td>: 201822035501.X
• 申請日: 2018-12-05
• 公開（公告）號: CN209183644U
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李鵬飛;柴茂榮;耿珺;宋耀穎;陸維
• 申請（專利權(quán)）人: 國家電投集團(tuán)氫能科技發(fā)展有限公司
• 主分類號: H01M8/0258
• 分類號: H01M8/0258;H01M8/0267;H01M8/1007;H01M8/248
• 代理公司: 北京清亦華知識產(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，所述陽極板包括陽極反應(yīng)區(qū)和環(huán)繞所述陽極反應(yīng)區(qū)的陽極邊緣區(qū)；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)，所述陽極反應(yīng)區(qū)的第一側(cè)面和所述陰極反應(yīng)區(qū)的第一側(cè)面用于連接燃料電池電堆的膜電極組件；柵板，所述柵板夾設(shè)在所述陽極邊緣區(qū)的第二側(cè)面與所述陰極邊緣區(qū)的第二側(cè)面之間，且所述柵板與所述陽極邊緣區(qū)及所述陰極邊緣區(qū)均連接。根據(jù)本實(shí)用新型的燃料電池分隔件，通過在陽極邊緣區(qū)與陰極邊緣區(qū)之間設(shè)置柵板，可以有效地提升燃料電池分隔件的散熱性能，有助于提升燃料電池的冷卻效果，使燃料電池的工作狀態(tài)更穩(wěn)定。

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力汽車、客車以及卡車、新能源燃料電池動力機(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)氣體流動的流路，該流路的設(shè)置方式對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，長期使用會導(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，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)是通過對置于對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，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，所述陽極板包括陽極反應(yīng)區(qū)和環(huán)繞所述陽極反應(yīng)區(qū)的陽極邊緣區(qū)；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)，所述陽極反應(yīng)區(qū)的第一側(cè)面和所述陰極反應(yīng)區(qū)的第一側(cè)面用于連接燃料電池電堆的膜電極組件；柵板，所述柵板夾設(shè)在所述陽極邊緣區(qū)的第二側(cè)面與所述陰極邊緣區(qū)的第二側(cè)面之間，且所述柵板與所述陽極邊緣區(qū)及所述陰極邊緣區(qū)均連接。

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的燃料電池分隔件，通過在陽極邊緣區(qū)與陰極邊緣區(qū)之間設(shè)置柵板，可以有效地提升燃料電池分隔件的散熱性能，有助于提升燃料電池的冷卻效果，使燃料電池的工作狀態(tài)更穩(wěn)定。

本實(shí)用新型還提出了一種燃料電池電堆，包括多個如上述任一種所述的燃料電池分隔件和膜電極組件，多個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所述燃料電池分隔件的陰極板之間夾設(shè)有所述膜電極組件。