[發明專利]燃料電池單元和燃料電池電堆結構

在審

• 申請號: 202010590981.5
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN113839060A
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 汪昭;靳少輝
• 申請（專利權）人: 未勢能源科技有限公司
• 主分類號: H01M8/0202
• 分類號: H01M8/0202;H01M8/026;H01M8/0258;H01M8/2465
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 邱成杰;李健

本發明涉及燃料電池，提供一種燃料電池單元和燃料電池電堆結構，所述燃料電池單元包括兩個極板和膜電極，所述燃料電池單元包括活化區和過渡區，所述膜電極在所述活化區處的厚度大于在所述過渡區處的厚度，在所述活化區的所述極板朝向所述膜電極的表面設置有第一脊和第一燃料槽，在所述過渡區的所述極板朝向所述膜電極的表面設置有第二脊和第二燃料槽，所述第二脊的凸出高度大于所述第一脊的凸出高度。本發明所述的燃料電池單元，極板中過渡區的脊相對于活化區的脊高度增加，從而使得極板過渡區與膜電極緊密貼合，一方面增加了燃料槽的密封性，避免流體泄漏，另一方面，也不需要再提供墊片，節省了成本，減少了裝配程序。

技術領域

本發明涉及燃料電池，特別涉及一種燃料電池單元，并且涉及一種燃料電池電堆結構。

背景技術

燃料電池雙極板是提供氫氣和氧氣進行電化學反應的場所；氫氣燃料沿著陽極板氫氣流道流通，空氣沿著陰極板空氣流道流通；在氫氣與空氣之間設置質子交換膜，外部進行導通，只要有足夠的燃料，就可以源源不斷的產生電。

為了緩解電池過熱，雙極板中設置了冷卻流道，用來通入冷卻液，調節電池溫度；這樣就會產生一個堆疊的關系：氫氣流道、膜電極、氧氣流道、冷卻流道，他們共同組成了一個初步的燃料電池裝置。

燃料電池存在過渡區和活化區，由于結構的不同，膜電極在過渡區和活化區的厚度不同，這導致雙極板與膜電極在一些位置(例如邊緣的過渡區中)存在間隙，需要通過墊片來填充這樣的間隙。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提出一種燃料電池單元，以解決在過渡區極板與膜電極之間需要設置墊片的問題。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種燃料電池單元，其中，所述燃料電池單元包括兩個極板和位于兩個所述極板之間的膜電極，所述燃料電池單元包括活化區和過渡區，所述膜電極在所述活化區處的厚度大于在所述過渡區處的厚度，在所述活化區的所述極板朝向所述膜電極的表面設置有第一脊和第一燃料槽，在所述過渡區的所述極板朝向所述膜電極的表面設置有第二脊和第二燃料槽，所述第二脊的凸出高度大于所述第一脊的凸出高度，所述第一脊貼合于所述膜電極，并且所述第二脊貼合于所述膜電極。

進一步的，所述膜電極的兩側分別為陽極側和陰極側，所述陽極側的所述第一燃料槽的深度大于所述陰極側的所述第一燃料槽的深度。

進一步的，所述極板中設置有冷卻流道，所述過渡區的所述冷卻流道的通流面積大于所述活化區的所述冷卻流道的通流面積。

進一步的，在所述過渡區的所述極板朝向所述膜電極的表面設置有點陣排列的支撐柱，所述支撐柱支撐在所述膜電極上，所述支撐柱之間形成與所述第一燃料槽和所述第二燃料槽連通的燃料流路。

進一步的，所述膜電極包括質子交換膜、貼合于所述質子交換膜兩側的陽極催化劑層和陰極催化劑層、貼合于所述陽極催化劑層的陽極氣體擴散層、貼合于所述陰極催化劑層的陰極氣體擴散層。

進一步的，所述陽極氣體擴散層和所述陰極氣體擴散層僅設置在所述活化區。

進一步的，所述極板和所述膜電極的兩端分別設置有冷卻液歧管口。

進一步的，所述極板和所述膜電極的兩端分別設置有燃料歧管口，兩端的所述燃料歧管口與第二燃料槽連通。

進一步的，所述極板為雙極板，所述極板的兩側為陽極側和陰極側。

相對于現有技術，本發明所述的燃料電池單元具有以下優勢：

本發明所述的燃料電池單元，極板中過渡區的脊相對于活化區的脊高度增加，從而使得極板過渡區與膜電極緊密貼合，一方面增加了燃料槽的密封性，避免流體泄漏，另一方面，也不需要再提供墊片，節省了成本，減少了裝配程序。