[發明專利]質子交換膜燃料電池及燃料電池汽車

有效

• 申請號: 202110267296.3
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN113113628B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 覃博文;劉煜恒;張新豐
• 申請（專利權）人: 東風汽車集團股份有限公司
• 主分類號: H01M8/026
• 分類號: H01M8/026;H01M8/0265;H01M8/0273;H01M8/0276
• 代理公司: 武漢智權專利代理事務所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 張凱

本發明涉及一種質子交換膜燃料電池及燃料電池汽車。該質子交換膜燃料電池，包括多個電池單元、邊緣絕緣密封結構以及主絕緣密封結構；每個所述電池單元均包括兩個雙極板結構，以及設于兩個所述雙極板結構之間的膜電極；邊緣絕緣密封結構密封設于每個所述電池單元的端部邊緣，且所述邊緣絕緣密封結構在相鄰的兩個所述電池單元之間連接為一體；主絕緣密封結構設于每個所述電池單元中，且所述主絕緣密封結構密封設于相鄰的兩個所述電池單元之間。本發明可優化電堆密封設計，防止電堆氣體外漏，保障電堆安全。

技術領域

本發明涉及燃料電池技術領域，特別涉及一種質子交換膜燃料電池及燃料電池汽車。

背景技術

質子交換膜燃料電池(PEMFC)，是一種以氫氣為燃料，直接將化學能轉換為電能的發電裝置。燃料電池的能量密度高、啟動速度快、操作溫度低、產物無污染等優點，使得其在新能源汽車領域具有潛在的應用價值。燃料電池堆通常為數百片膜電極、雙極板結構和密封件堆疊，并通過兩側的端板、絕緣板和集流板施加緊固力而形成。由于常溫常壓下，氫氣是一種極易燃燒，無色透明、無臭無味且難溶于水的氣體，所以燃料電池堆的氫安全對于燃料電池電動汽車的實際應用具有重要作用。燃料電池堆的密封結構設計對于電堆密封性能和壽命具有重要意義，避免燃料電池堆受外界環境的影響，起到防水防塵和絕緣的作用。但是，由于目前電堆密封材料和密封結構設計的缺陷，導致電堆不可能完全不存在氫氣泄漏。因此，如何優化電堆密封設計，防止電堆氣體外漏，對于保障電堆安全具有重要意義。

發明內容

本發明提供一種質子交換膜燃料電池及燃料電池汽車，可優化電堆密封設計，防止電堆氣體外漏，保障電堆安全。

第一方面，本發明提供了一種質子交換膜燃料電池，包括：

多個電池單元，每個所述電池單元均包括兩個雙極板結構，以及設于兩個所述雙極板結構之間的膜電極；

邊緣絕緣密封結構，密封設于每個所述電池單元的端部邊緣，且所述邊緣絕緣密封結構在相鄰的兩個所述電池單元之間連接為一體；以及，

主絕緣密封結構，設于每個所述電池單元中，且所述主絕緣密封結構密封設于相鄰的兩個所述電池單元之間。

在一些實施例中，所述邊緣絕緣密封結構包括覆設于所述電池單元的每個所述雙極板結構的端部邊緣的極板絕緣密封結構，兩個所述極板絕緣密封結構的外側連接，且兩個所述極板絕緣密封結構的內側之間具有密封間隙，所述電池單元的膜電極的端部嵌設于所述密封間隙中。

在一些實施例中，所述極板絕緣密封結構包括分別覆設于所述雙極板結構的端部兩側的各一個極板內側密封部，以及封設于所述雙極板結構的端部外兩側的各一個極板端部密封部，且兩個所述極板端部密封部連接為一體，兩個所述極板端部密封部與兩個所述極板內側密封部一一對應地連接；

在相鄰的兩個所述極板絕緣密封結構中，其中一個所述極板絕緣密封結構的所述極板端部密封部與面對的另一個所述極板絕緣密封結構的所述極板端部密封部連接為一體；其中一個所述極板絕緣密封結構的所述極板內側密封部與面對的另一個所述極板絕緣密封結構的所述極板內側密封部之間形成有所述密封間隙。

在一些實施例中，所述極板內側密封部的外側端突出于所述雙極板結構的端部外側，所述極板內側密封部的內側端傾斜設于所述雙極板結構的端部內側。

在一些實施例中，所述雙極板結構包括并排設置的第一板體和第二板體，所述極板絕緣密封結構覆設于所述第一板體和所述第二板體的端部；

所述主絕緣密封結構包括突出設于所述第一板體的側面或所述第二板體的側面的絕緣密封凸起結構，所述絕緣密封凸起結構抵緊于與所述第一板體或所述第二板體相鄰的所述膜電極。

在一些實施例中，所述絕緣密封凸起結構的橫截面形狀設為梯形、或矩形；或者，