燃料电池分隔件、单体燃料电池、燃料电池电堆和极板制造技术

本发明专利技术公开了一种燃料电池分隔件、单体燃料电池、燃料电池电堆和极板，燃料电池分隔件包括：阳极板，阳极板包括阳极基板和阳极衬板，阳极基板包括阳极反应区和环绕阳极反应区的阳极边缘区，阳极衬板贴合在阳极边缘区的第一侧面，阳极衬板设有阳极导流道；阴极板，阴极板包括阴极基板和阴极衬板，阴极基板包括阴极反应区和环绕阴极反应区的阴极边缘区，阴极衬板贴合在阴极边缘区的第一侧面，阴极衬板设有阴极导流道，阳极反应区的第一侧面和阴极反应区的第一侧面用于连接燃料电池电堆的膜电极组件。通过设计复合层叠结构的极板，可以省去基板边缘区的导流区，从而降低燃料电池分隔件的加工难度，降低燃料电池分隔件的加工成本。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池分隔件、单体燃料电池、燃料电池电堆和极板
本专利技术属于燃料电池制造
，具体而言，涉及一种燃料电池分隔件、具有该燃料电池分隔件的燃料电池电堆、一种单体燃料电池和一种燃料电池极板。
技术介绍
燃料电池尤其氢燃料电池主要用于新能源汽车系列的燃料电池动力汽车、客车以及卡车、新能源燃料电池动力机车、飞行器、家庭用分散电源等领域。燃料电池具有堆叠结构，通常是由单体燃料电池层叠多个而成的层叠体而构成。单体燃料电池一般来说包括发电体和隔板，发电体包含电解质膜和配置在电解质膜两面上的电极催化层。在燃料电池组中，层叠体的两端依次层叠集电板、绝缘板、端板，并使用连结装置将分别处于层叠体两侧的一对端板连结，使其保持层叠状态。相关技术中，金属极板的边缘区需要采用冲压方式设置沟槽结构，提供从气体歧管到反应区的通道。这种冲压结构对冲压设备和焊接设备的工艺要求高，过于复杂的流道结构对排水排气有一定不利影响。夹持膜电极的阴阳极板边缘，需要实现良好绝缘。绝缘材料往往需要与膜电极形成一体零件。这样增加了工艺复杂性，也容易造成膜电极的损坏。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。根据本专利技术实施例的燃料电池分隔件，包括：阳极板，所述阳极板包括阳极基板和阳极衬板，所述阳极基板包括阳极反应区和环绕所述阳极反应区的阳极边缘区，所述阳极衬板贴合在所述阳极边缘区的第一侧面，所述阳极衬板设有阳极导流道；阴极板，所述阴极板包括阴极基板和阴极衬板，所述阴极基板包括阴极反应区和环绕所述阴极反应区的阴极边缘区，所述阴极衬板贴合在所述阴极边缘区的第一侧面，所述阴极衬板设有阴极导流道，所述阳极反应区的第一侧面和所述阴极反应区的第一侧面用于连接燃料电池电堆的膜电极组件。根据本专利技术实施例的燃料电池分隔件，通过设计复合层叠结构的极板，可以省去基板边缘区的导流区，从而降低燃料电池分隔件的加工难度，降低燃料电池分隔件的加工成本。根据本专利技术一个实施例的燃料电池分隔件，所述阳极衬板的第二侧面贴合在所述阳极边缘区的第一侧面，所述阳极衬板的第二侧面设有凹槽以形成所述阳极导流道；所述阴极衬板的第二侧面贴合在所述阴极边缘区的第一侧面，所述阴极衬板的第二侧面设有凹槽以形成所述阴极导流道。根据本专利技术一个实施例的燃料电池分隔件，所述凹槽的深度为j，满足：0.2mm≤j≤0.5mm。根据本专利技术一个实施例的燃料电池分隔件，所述凹槽的深度为j，所述阳极衬板或所述阴极衬板的厚度为k，满足：0.5≤j/k≤0.8。根据本专利技术一个实施例的燃料电池分隔件，所述阳极衬板的第一侧面为平面，所述阴极衬板的第一侧面为平面。根据本专利技术一个实施例的燃料电池分隔件，所述阳极导流道和所述阴极流道均为多个，多个所述阳极导流道并排设置，多个所述阴极导流道并排设置，且相邻的两个所述阳极导流道之间的间距或相邻的两个所述阴极导流道之间的间距为p，满足：0.8mm≤p。根据本专利技术一个实施例的燃料电池分隔件，所述阳极基板和所述阴极基板为金属板或非金属板，所述阳极衬板和所述阴极衬板均为高分子材料板。根据本专利技术一个实施例的燃料电池分隔件，所述阳极衬板通过热压或粘接以与所述阳极基板形成为一体，所述阴极衬板通过热压或粘接以与所述阴极基板形成为一体。根据本专利技术一个实施例的燃料电池分隔件，所述阳极导流道通过注塑或机加工成型于所述阳极衬板，所述阴极导流道通过注塑或机加工成型于所述阴极衬板。根据本专利技术一个实施例的燃料电池分隔件，所述阳极板还包括阳极密封层，所述阳极密封层贴合在所述阳极衬板的背离所述阳极基板的一侧；所述阴极板还包括阴极密封层，所述阴极密封层贴合在所述阴极衬板的背离所述阴极基板的一侧；所述阳极密封层和所述阴极密封层用于夹持且密封所述膜电极组件的质子交换膜或边框。根据本专利技术一个实施例的燃料电池分隔件，所述阳极密封层为橡胶层，且通过在线成型或胶粘的方式贴合于所述阳极衬板；所述阴极密封层为橡胶层，且通过在线成型或胶粘的方式贴合于所述阴极衬板。根据本专利技术一个实施例的燃料电池分隔件，所述阳极反应区的第一侧面设有阳极流道，所述阴极反应区的第一侧面设有阴极流道，所述阳极流道和所述阴极流道相互垂直设置。根据本专利技术一个实施例的燃料电池分隔件，还包括：栅板，所述栅板夹设在所述阳极基板的第二侧面与所述阴极基板的第二侧面之间，所述栅板设有冷却剂流道。根据本专利技术一个实施例的燃料电池分隔件，所述栅板为多孔型网板或编织丝网结构。根据本专利技术一个实施例的燃料电池分隔件，还包括：密封垫，所述密封垫环绕在所述栅板的外周，且夹设在所述阳极基板的第二侧面与所述阴极基板的第二侧面之间。根据本专利技术一个实施例的燃料电池分隔件，所述阳极基板和所述阴极基板中的一个与所述密封垫形成为一体。本专利技术还提出了一种燃料电池电堆，包括：多个如上述任一种所述的燃料电池分隔件和膜电极组件，多个所述燃料电池分隔件层叠设置，且所述燃料电池分隔件的阳极板与相邻的一个所述燃料电池分隔件的阴极板之间夹设有所述膜电极组件。本专利技术还提出了一种单体燃料电池，包括：阳极板，所述阳极板包括阳极基板和阳极衬板，所述阳极基板包括阳极反应区和环绕所述阳极反应区的阳极边缘区，所述阳极衬板贴合在所述阳极边缘区的第一侧面，所述阳极衬板设有阳极导流道；阴极板，所述阴极板包括阴极基板和阴极衬板，所述阴极基板包括阴极反应区和环绕所述阴极反应区的阴极边缘区，所述阴极衬板贴合在所述阴极边缘区的第一侧面，所述阴极衬板设有阴极导流道；膜电极组件，所述膜电极组件夹设在所述阳极板的第一侧面与所述阴极板的第一侧面之间。本专利技术还提出了一种燃料电池极板，包括：基板和衬板，所述基板包括反应区和环绕所述反应区的边缘区，所述衬板贴合在所述边缘区的第一侧面，所述衬板设有导流道。根据本专利技术实施例的燃料电池极板，还包括密封层，所述密封层贴合在所述衬板的背离所述基板的一侧。所述燃料电池电堆、所述单体燃料电池、所述燃料电池极板与上述的燃料电池分隔件相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本专利技术实施例的燃料电池电堆的外部结构示意图；图2是根据本专利技术实施例的单体燃料电池在堆叠方向的局部剖视图；图3是根据本专利技术实施例的衬板的局部剖视图。附图标记：阳极板10，阳极基板11，阳极反应区111，阳极边缘区112，阳极衬板12，凹槽121，阳极密封层13，阳极流道14，阴极板20，阴极基板21，阴极反应区211，阴极边缘区212，阴极衬板22，阴极密封层23，阴极流道24，膜电极组件30，阳极气路扩散层31，阴极气路扩散层32，膜电极33，栅板50，密封垫51，燃料气进口71，燃料气出口72，氧化剂进口73，氧化剂出口74，冷却剂进口75，冷却剂出口76，歧管101。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。本专利技术实施例的燃料电池电堆可以为氢燃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池分隔件，其特征在于，包括：阳极板，所述阳极板包括阳极基板和阳极衬板，所述阳极基板包括阳极反应区和环绕所述阳极反应区的阳极边缘区，所述阳极衬板贴合在所述阳极边缘区的第一侧面，所述阳极衬板设有阳极导流道；阴极板，所述阴极板包括阴极基板和阴极衬板，所述阴极基板包括阴极反应区和环绕所述阴极反应区的阴极边缘区，所述阴极衬板贴合在所述阴极边缘区的第一侧面，所述阴极衬板设有阴极导流道，所述阳极反应区的第一侧面和所述阴极反应区的第一侧面用于连接燃料电池电堆的膜电极组件。

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池分隔件，其特征在于，包括：阳极板，所述阳极板包括阳极基板和阳极衬板，所述阳极基板包括阳极反应区和环绕所述阳极反应区的阳极边缘区，所述阳极衬板贴合在所述阳极边缘区的第一侧面，所述阳极衬板设有阳极导流道；阴极板，所述阴极板包括阴极基板和阴极衬板，所述阴极基板包括阴极反应区和环绕所述阴极反应区的阴极边缘区，所述阴极衬板贴合在所述阴极边缘区的第一侧面，所述阴极衬板设有阴极导流道，所述阳极反应区的第一侧面和所述阴极反应区的第一侧面用于连接燃料电池电堆的膜电极组件。2.根据权利要求1所述的燃料电池分隔件，其特征在于，所述阳极衬板的第二侧面贴合在所述阳极边缘区的第一侧面，所述阳极衬板的第二侧面设有凹槽以形成所述阳极导流道；所述阴极衬板的第二侧面贴合在所述阴极边缘区的第一侧面，所述阴极衬板的第二侧面设有凹槽以形成所述阴极导流道。3.根据权利要求2所述的燃料电池分隔件，其特征在于，所述凹槽的深度为j，满足：0.2mm≤j≤0.5mm。4.根据权利要求2所述的燃料电池分隔件，其特征在于，所述凹槽的深度为j，所述阳极衬板或所述阴极衬板的厚度为k，满足：0.5≤j/k≤0.8。5.根据权利要求2所述的燃料电池分隔件，其特征在于，所述阳极衬板的第一侧面为平面，所述阴极衬板的第一侧面为平面。6.根据权利要求1所述的燃料电池分隔件，其特征在于，所述阳极导流道和所述阴极流道均为多个，多个所述阳极导流道并排设置，多个所述阴极导流道并排设置，且相邻的两个所述阳极导流道之间的间距或相邻的两个所述阴极导流道之间的间距为p，满足：0.8mm≤p。7.根据权利要求1所述的燃料电池分隔件，其特征在于，所述阳极基板和所述阴极基板为金属板或非金属板，所述阳极衬板和所述阴极衬板均为高分子材料板。8.根据权利要求7所述的燃料电池分隔件，其特征在于，所述阳极衬板通过热压或粘接以与所述阳极基板形成为一体，所述阴极衬板通过热压或粘接以与所述阴极基板形成为一体。9.根据权利要求7或8所述的燃料电池分隔件，其特征在于，所述阳极导流道通过注塑或机加工成型于所述阳极衬板，所述阴极导流道通过注塑或机加工成型于所述阴极衬板。10.根据权利要求1-9中任一项所述的燃料电池分隔件，其特征在于，所述阳极板还包括阳极密封层，所述阳极密封层贴合在所述阳极衬板的背离所述阳极基板的一侧；所述阴极板还包括阴极密封层，所述阴极密封层贴合...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏飞，柴茂荣，马莉，何铮，
申请(专利权)人：国家电投集团氢能科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11