燃料电池及其电池单元和电堆结构体制造技术

本发明专利技术提供了一种燃料电池及其电池单元和电堆结构体。该燃料电池具备由在电池单元的面内二维排列的各种形状的开口部构成的内部共用通道结构，开口部的二维排列具有周期性或存在某种程度的波动的周期性，且使提供和排出至燃料电池的燃料流体、冷却介质及氧化流体在电池单元的面内方向和层叠方向上被均匀地提供和排出。通过在电池单元的各层中开口部设置密封材料，引导燃料流体、冷却介质及氧化流体恰当地流向对应的层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】燃料电池及其电池单元和电堆结构体关联申请本申请针对2018年1月31日申请的标题为“燃料电池及其电池单元和电堆结构体”的国际申请号第PCT/CN2018/074657号主张优先权。
本专利技术涉及燃料电池，尤其是涉及高输出密度和高容量的燃料电池的电池单元和电堆结构体。
技术介绍
燃料电池是通过氢和氧经由电解质进行化学反应从而进行发电的装置，由于有助于减轻环境负荷等，因此有望得以实用化和普及。并且，燃料电池根据所使用的电解质的种类的不同，其发电温度、特性也存在差异，主要根据使用何种物质作为电解质来进行分类。大致进行区分的话，存在固体高分子电解质型(PEFC)、固体氧化物型(SOFC)、磷酸型(PAFC)以及溶融碳酸盐型(MCMF)这四种。例如，在固体高分子电解质型燃料电池(PEFC)中具备下述电解质膜·电极接合体(MEA)，即：在由高分子离子交换膜形成的电解质膜的一个面配置阳极电极，在另一个面配置阴极电极。通过隔板夹持MEA来构成电池单元。PEFC的优点是工作温度低至60℃～90℃，即使小型化也具有良好的输出效率。PEFC燃料电池本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池单元，包括相对的第一隔板、第二隔板和层叠在所述第一和第二隔板之间的膜电极接合体，所述膜电极接合体包括催化剂涂覆膜和分别设于所述催化剂涂覆膜的第一侧和第二侧的第一气体扩散层和第二气体扩散层，/n其中所述电池单元具有从电池单元延伸的面穿过所述第一隔板、第二隔板和所述膜电极接合体的多个燃料流体用开口部、多个冷却介质用开口部和多个氧化流体用开口部，其中至少一个燃料流体用开口部、至少一个冷却介质用开口部和至少一个氧化流体用开口部分布在所述电池单元的中央区域；/n其中在所述第一气体扩散层的所述至少一个燃料流体用开口部具有供燃料流体在电池单元延伸方向流经所述第一气体扩散层的燃料流体端口，在所述第二气...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180131 CN PCT/CN2018/074657一种电池单元，包括相对的第一隔板、第二隔板和层叠在所述第一和第二隔板之间的膜电极接合体，所述膜电极接合体包括催化剂涂覆膜和分别设于所述催化剂涂覆膜的第一侧和第二侧的第一气体扩散层和第二气体扩散层，
其中所述电池单元具有从电池单元延伸的面穿过所述第一隔板、第二隔板和所述膜电极接合体的多个燃料流体用开口部、多个冷却介质用开口部和多个氧化流体用开口部，其中至少一个燃料流体用开口部、至少一个冷却介质用开口部和至少一个氧化流体用开口部分布在所述电池单元的中央区域；
其中在所述第一气体扩散层的所述至少一个燃料流体用开口部具有供燃料流体在电池单元延伸方向流经所述第一气体扩散层的燃料流体端口，在所述第二气体扩散层的所述至少一个燃料流体用开口部具有阻止燃料流体在所述电池单元延伸方向流经所述第二气体扩散层的密封材料；
其中在所述第二气体扩散层的所述至少一个氧化流体用开口部具有供氧化流体在电池单元延伸方向流经所述第二气体扩散层的氧化流体端口，在所述第一气体扩散层的所述至少一个氧化流体用开口部具有阻止氧化流体在所述电池单元延伸方向流经所述第一气体扩散层的密封材料；
其中在所述第一气体扩散层、所述催化剂涂覆膜和所述第二气体扩散层的所述至少一个冷却介质用开口部具有阻止冷却介质在所述电池单元延伸方向流经所述第一气体扩散层、所述催化剂涂覆膜和所述第二气体扩散层的密封材料。


如权利要求1所述的电池单元，其中，所述催化剂涂覆膜包括电解质膜和分别设于所述电解质膜的第一侧和第二侧的第一催化剂层和第二催化剂层。


如权利要求1所述的电池单元，其中，所述膜电极接合体还包括对所述催化剂涂覆膜进行保持的支持膜，所述多个燃料流体用开口部、多个冷却介质用开口部和多个氧化流体用开口部是穿过所述支持膜，所述支持膜至少在所述多个燃料流体用开口部、多个冷却介质用开口部和多个氧化流体用开口部的侧壁具有密封材料。


如权利要求3所述的电池单元，其中，所述支持膜中具有嵌合结构体，所述催化剂涂覆膜嵌入所述嵌合结构体。


如权利要求1所述的电池单元，其中，所述多个燃料流体用开口部、多个冷却介质用开口部和多个氧化流体用开口部在整个所述电池单元上周期性重复或以具有某一程度的波动周期性重复，每个周期性重复由一个或多个同种基本单位组成或由多个异种基本单位组成；所述电池单元在所述中央区域以外的边缘区域和在异种基本单位的边界之间具有使所述基本单位的周期性重复终止的边缘结构。


如权利要求1所述的电池单元，其中，所述多个燃料流体用开口部、多个冷却介质用开口部和多个氧化流体用开口部构成位于所述电池单元上的一个基本单位，所述电池单元在所述中央区域以外的边缘区域具有使所述基本单位终止的边缘结构。


如权利要求1所述的电池单元，其中，所述多个燃料流体用开口部、多个冷却介质用开口部和多个氧化流体用开口部分别包括供给用开口部和排出用开口部。


如权利要求5或6所述的电池单元，其中，所述基本单位包括至少两个所述燃料流体用开口部、至少两个所述冷却介质用开口部和至少两个所述氧化流体用开口部。


如权利要求5所述的电池单元，其中，所述基本单位为以二维布拉维晶格排列形成的开口部的图案的具有最小重复排列周期的单位。


如权利要求1所述的电池单元，其中，在所述第一气体扩散层的所述至少一个燃料流体用开口部为完全开放的开口部或者部分被密封的开口部；以及/或者
其中在所述第二气体扩散层的所述至少一个氧化流体用开口部为完全开放的开口部或者部分被密封的开口部。


如权利要求1所述的电池单元，其中，所述催化剂涂覆膜、所述第一气体扩散层和所述第二气体扩散层以层压方式形成所述电池单元。


如权利要求1所述的电池单元，其中，所述多个燃料流体用开口部、多个冷却介质用开口部和多个氧化流体用开口部的至少一部分的形状被设计成全方位，即：向各个开口部的第I象限、第II象限、第III象限及第IV象限流入、流出的各种流体的发散角度和收敛角度为1度以上180度以下。


如权利要求1所述的电池单元，其中，所述多个燃料流体用开口部、多个冷却介质用开口部和多个氧化流体用开口部的至少一部分的形状被设计成半方位，即：向各个开口部的符合第I象限及第IV象限或者第II象限及第III象限的端口流入、流出的各种流体的发散角度和收敛角度为1度以...

【专利技术属性】
技术研发人员：程建华，
申请(专利权)人：上海旭济动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31