【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請(qǐng)涉及燃料電池單電池，尤其涉及一種一體化燃料電池單電池及燃料電池電堆。
技術(shù)介紹
1、燃料電池通過(guò)質(zhì)子膜(通常通過(guò)膜電極組件呈現(xiàn))的陰陽(yáng)側(cè)發(fā)生氧化還原反應(yīng)進(jìn)行能量的輸出，極板則為氧化還原反應(yīng)的原料及冷卻液提供獨(dú)立的流通場(chǎng)所及有效的分隔支撐。膜電極組件與極板兩者相互配合構(gòu)成燃料電池單電池，缺一不可。
2、一體化燃料電池單電池指的是膜電極組件和極板封裝在一起，形成一個(gè)密封的單元，這個(gè)單元直接可以用電堆的組裝。通常將膜電極組件和極板通過(guò)膠膜熱壓的方式進(jìn)行密封，形成一體化的結(jié)構(gòu)，然而，現(xiàn)有的一體化燃料電池單電池在工作過(guò)程中，其密封結(jié)構(gòu)在單電池不同區(qū)域的受力情況不同，在某些局部區(qū)域密封結(jié)構(gòu)不受壓，導(dǎo)致單電池在通入氣體時(shí)不受壓的密封結(jié)構(gòu)容易脹開(kāi)，導(dǎo)致密封失效，進(jìn)一步導(dǎo)致單電池出現(xiàn)串漏問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N一體化燃料電池單電池及燃料電池電堆，旨在保證單電池氣體流通的前提下實(shí)現(xiàn)提升單電池的密封有效性和耐久性，減少單電池串漏問(wèn)題。
2、第一方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種一體化燃料電池單電池，包括沿所述單電池厚度方向設(shè)置的陰極單極板、膜電極組件和陽(yáng)極單極板，所述陰極單極板上設(shè)置有陰極氧腔口、陰極氫腔口和陰極水腔口，所述陽(yáng)極單極板上設(shè)置有陽(yáng)極氧腔口、陽(yáng)極氫腔口和陽(yáng)極水腔口，所述陰極氧腔口的內(nèi)側(cè)設(shè)置有氧氣流通結(jié)構(gòu)，所述陽(yáng)極氫腔口的內(nèi)側(cè)設(shè)置有氫氣流通結(jié)構(gòu)，
3、所述陰極單極板上開(kāi)設(shè)有與所述氧氣流通結(jié)構(gòu)連通的氧氣流入孔，所述氧氣流入孔設(shè)置在所述氧氣流通
4、所述單電池還包括結(jié)構(gòu)相同且對(duì)稱(chēng)設(shè)置的陰極密封結(jié)構(gòu)和陽(yáng)極密封結(jié)構(gòu)，所述陰極密封結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述膜電極組件和所述陰極單極板之間，所述陽(yáng)極密封結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述膜電極組件和所述陽(yáng)極單極板之間，所述陰極密封結(jié)構(gòu)分別圍設(shè)所述陰極單極板上的各個(gè)腔口形成密封，所述陽(yáng)極密封結(jié)構(gòu)分別圍設(shè)所述陽(yáng)極單極板上的各個(gè)腔口形成密封；
5、所述單電池還包括密封件，所述密封件設(shè)置在所述陰極單極板和/或所述陽(yáng)極單極板背離所述膜電極組件的一側(cè)，所述密封件在所述陰極單極板所在平面上的至少部分投影與所述陰極密封結(jié)構(gòu)在所述陰極單極板所在平面上的全部投影重合；
6、所述密封件包括密封部和支撐部，所述支撐部呈高低間隔設(shè)置；
7、所述密封部至少?lài)O(shè)在所述陰極氧腔口和所述氧氣流入孔的四周形成密封，所述支撐部至少設(shè)置在所述陰極氧腔口和所述氧氣流入孔之間；和/或
8、所述密封部至少?lài)O(shè)在所述陽(yáng)極氫腔口和所述氫氣流入孔的四周形成密封，所述支撐部至少設(shè)置在所述陽(yáng)極氫腔口和所述氫氣流入孔之間；
9、所述陰極密封結(jié)構(gòu)和陽(yáng)極密封結(jié)構(gòu)均為粘接類(lèi)密封結(jié)構(gòu)；所述密封件為應(yīng)力接觸型密封結(jié)構(gòu)。
10、在一些實(shí)施方式中，所述陰極密封結(jié)構(gòu)還圍設(shè)在所述陰極單極板的邊沿部分形成密封，所述陽(yáng)極密封結(jié)構(gòu)還圍設(shè)在所述陽(yáng)極單極板的邊沿部分形成密封，所述密封部還圍設(shè)在所述陰極單極板或所述陽(yáng)極單極板的邊沿部分形成密封。
11、在一些實(shí)施方式中，所述支撐部包括多個(gè)間隔設(shè)置的凸起部，相鄰所述凸起部之間形成凹槽，所述凸起部的高度小于等于所述密封部的高度。
12、在一些實(shí)施方式中，位于所述陰極單極板背離所述膜電極組件一側(cè)的密封件上，所述密封部圍設(shè)在所述陰極單極板的邊沿部分、所述陰極氧腔口以及氧氣流入孔的四周以及所述陰極氫腔口的四周；
13、所述支撐部沿第一方向延伸至陰極氫腔口的內(nèi)側(cè)，所述第一方向?yàn)樗鲫帢O氧腔口指向所述陰極氫腔口方向。
14、在一些實(shí)施方式中，位于所述陽(yáng)極單極板背離所述膜電極組件一側(cè)的密封件上，所述密封部圍設(shè)在所述陽(yáng)極單極板的邊沿部分、所述陽(yáng)極氫腔口以及氫氣流入孔的四周以及所述陽(yáng)極氧腔口的四周；
15、所述支撐部沿第二方向延伸至陽(yáng)極氧腔口的內(nèi)側(cè)，所述第二方向?yàn)樗鲫?yáng)極氫腔口指向所述陽(yáng)極氧腔口方向。
16、在一些實(shí)施方式中，所述密封件包括第一子密封件和第二子密封件，所述第一子密封件設(shè)置在所述陰極單極板背離所述膜電極組件的一側(cè)，所述第二子密封件設(shè)置在所述陽(yáng)極單極板背離所述膜電極組件的一側(cè)，所述第一子密封件和第二子密封件的結(jié)構(gòu)互補(bǔ)，所述第一子密封件在所述陰極單極板所在平面上的投影和所述第二子密封件在所述陰極單極板所在平面上的投影之和記為總投影，所述總投影的至少部分投影與所述陰極密封結(jié)構(gòu)在所述陰極單極板所在平面上的全部投影重合。
17、在一些實(shí)施方式中，所述第一子密封件包括第一子密封部和第一子支撐部，所述第一子密封部圍設(shè)在所述陰極氧腔口以及氧氣流入孔的四周，所述第一子支撐部設(shè)置在所述陰極氧腔口和氧氣流入孔之間；
18、所述第二子密封件包括第二子密封部和第二子支撐部，所述第二子密封部圍設(shè)在所述陽(yáng)極氫腔口以及氫氣流入孔的四周，所述第二子支撐部設(shè)置在所述陽(yáng)極氫腔口和氫氣流入孔之間；
19、所述第一子支撐部自所述陰極氧腔口和氧氣流入孔之間延伸至所述陰極水腔口的內(nèi)側(cè)；或所述第二子支撐部自所述陽(yáng)極氫腔口和氫氣流入孔之間延伸至所述陽(yáng)極水腔口的內(nèi)側(cè)。
20、在一些實(shí)施方式中，所述密封件在任意區(qū)域的寬度小于等于所述陰極密封結(jié)構(gòu)在任意區(qū)域的寬度；和/或所述密封件在任意區(qū)域的寬度小于等于所述陽(yáng)極密封結(jié)構(gòu)在任意區(qū)域的寬度。
21、在一些實(shí)施方式中，所述陰極密封結(jié)構(gòu)和陽(yáng)極密封結(jié)構(gòu)均采用膠黏劑形成；和/或所述密封件采用橡膠注塑形成。
22、第二方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種燃料電池電堆，包括至少兩個(gè)堆疊設(shè)置的一體化燃料電池單電池，所述一體化燃料電池單電池為第一方面所述的一體化燃料電池單電池。
23、應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性的，并不能限制本申請(qǐng)。
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1.一種一體化燃料電池單電池，包括沿所述單電池厚度方向設(shè)置的陰極單極板、膜電極組件和陽(yáng)極單極板，所述陰極單極板上設(shè)置有陰極氧腔口、陰極氫腔口和陰極水腔口，所述陽(yáng)極單極板上設(shè)置有陽(yáng)極氧腔口、陽(yáng)極氫腔口和陽(yáng)極水腔口，所述陰極氧腔口的內(nèi)側(cè)設(shè)置有氧氣流通結(jié)構(gòu)，所述陽(yáng)極氫腔口的內(nèi)側(cè)設(shè)置有氫氣流通結(jié)構(gòu)，其特征在于，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化燃料電池單電池，其特征在于，所述陰極密封結(jié)構(gòu)還圍設(shè)在所述陰極單極板的邊沿部分形成密封，所述陽(yáng)極密封結(jié)構(gòu)還圍設(shè)在所述陽(yáng)極單極板的邊沿部分形成密封，所述密封部還圍設(shè)在所述陰極單極板或所述陽(yáng)極單極板的邊沿部分形成密封。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化燃料電池單電池，其特征在于，所述支撐部包括多個(gè)間隔設(shè)置的凸起部，相鄰所述凸起部之間形成凹槽，所述凸起部的高度小于等于所述密封部的高度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化燃料電池單電池，其特征在于，位于所述陰極單極板背離所述膜電極組件一側(cè)的密封件上，所述密封部圍設(shè)在所述陰極單極板的邊沿部分、所述陰極氧腔口以及氧氣流入孔的四周以及所述陰極氫腔口的四周；
5.根據(jù)權(quán)利要求
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化燃料電池單電池，其特征在于，所述密封件包括第一子密封件和第二子密封件，所述第一子密封件設(shè)置在所述陰極單極板背離所述膜電極組件的一側(cè)，所述第二子密封件設(shè)置在所述陽(yáng)極單極板背離所述膜電極組件的一側(cè)，所述第一子密封件和第二子密封件的結(jié)構(gòu)互補(bǔ)，所述第一子密封件在所述陰極單極板所在平面上的投影和所述第二子密封件在所述陰極單極板所在平面上的投影之和記為總投影，所述總投影的至少部分投影與所述陰極密封結(jié)構(gòu)在所述陰極單極板所在平面上的全部投影重合。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一體化燃料電池單電池，其特征在于，所述第一子密封件包括第一子密封部和第一子支撐部，所述第一子密封部圍設(shè)在所述陰極氧腔口以及氧氣流入孔的四周，所述第一子支撐部設(shè)置在所述陰極氧腔口和氧氣流入孔之間；
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化燃料電池單電池，其特征在于，所述密封件在任意區(qū)域的寬度小于等于所述陰極密封結(jié)構(gòu)在任意區(qū)域的寬度；和/或所述密封件在任意區(qū)域的寬度小于等于所述陽(yáng)極密封結(jié)構(gòu)在任意區(qū)域的寬度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化燃料電池單電池，其特征在于，所述陰極密封結(jié)構(gòu)和陽(yáng)極密封結(jié)構(gòu)均采用膠黏劑形成；和/或所述密封件采用橡膠注塑形成。
10.一種燃料電池電堆，其特征在于，包括至少兩個(gè)堆疊設(shè)置的一體化燃料電池單電池，所述一體化燃料電池單電池為權(quán)利要求1～9任一項(xiàng)所述的一體化燃料電池單電池。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種一體化燃料電池單電池，包括沿所述單電池厚度方向設(shè)置的陰極單極板、膜電極組件和陽(yáng)極單極板，所述陰極單極板上設(shè)置有陰極氧腔口、陰極氫腔口和陰極水腔口，所述陽(yáng)極單極板上設(shè)置有陽(yáng)極氧腔口、陽(yáng)極氫腔口和陽(yáng)極水腔口，所述陰極氧腔口的內(nèi)側(cè)設(shè)置有氧氣流通結(jié)構(gòu)，所述陽(yáng)極氫腔口的內(nèi)側(cè)設(shè)置有氫氣流通結(jié)構(gòu)，其特征在于，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化燃料電池單電池，其特征在于，所述陰極密封結(jié)構(gòu)還圍設(shè)在所述陰極單極板的邊沿部分形成密封，所述陽(yáng)極密封結(jié)構(gòu)還圍設(shè)在所述陽(yáng)極單極板的邊沿部分形成密封，所述密封部還圍設(shè)在所述陰極單極板或所述陽(yáng)極單極板的邊沿部分形成密封。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化燃料電池單電池，其特征在于，所述支撐部包括多個(gè)間隔設(shè)置的凸起部，相鄰所述凸起部之間形成凹槽，所述凸起部的高度小于等于所述密封部的高度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化燃料電池單電池，其特征在于，位于所述陰極單極板背離所述膜電極組件一側(cè)的密封件上，所述密封部圍設(shè)在所述陰極單極板的邊沿部分、所述陰極氧腔口以及氧氣流入孔的四周以及所述陰極氫腔口的四周；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化燃料電池單電池，其特征在于，位于所述陽(yáng)極單極板背離所述膜電極組件一側(cè)的密封件上，所述密封部圍設(shè)在所述陽(yáng)極單極板的邊沿部分、所述陽(yáng)極氫腔口以及氫氣流入孔的四周以及所述陽(yáng)極氧腔口的四周；
6.根據(jù)權(quán)利要...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張茜茜，姜天豪，胡鵬，畢飛飛，藍(lán)樹(shù)槐，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：蘇州治臻新能源裝備有限公司，
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