一种燃料电池单元、燃料电池及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种燃料电池单元、燃料电池及其制造方法，其特征在于：包括极板和膜电极；所述极板包括上极板和下极板，所述上极板包括第一金属板和第一密封结构，并通过胶粘剂A连接固定，所述下极板包括第二金属板和第二密封结构，并通过胶粘剂A连接固定，所述膜电极通过胶粘剂B连接固定所述上极板和所述下极板。其中本发明专利技术的有益效果是：结构简单，密封性好，成品率高，工艺简单，便于安装维护。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池单元、燃料电池及其制造方法
本专利技术涉及燃料电池领域，特别涉及一种燃料电池单元、燃料电池及其制造方法。
技术介绍
新能源汽车主要有电动车和燃料汽车。电动车充电慢、里程短，存在局限。燃料汽车是未来更有潜力的选择。现有的燃料电池单元，由极板、膜电极、密封圈，压缩形成，密封性和可维护性差。丰田的一体化电池单元，直接采用注塑工艺形成密封结构并使密封结构包裹膜电极，但注射压力大，容易损坏膜电极，因而工艺实现难度高、良品率低。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术中披露了一种燃料电池单元、燃料电池及其制造方法，本专利技术的技术方案是这样实施的：一种燃料电池单元，包括极板和膜电极；极板包括上极板和下极板，上极板包括第一金属板和第一密封结构，并通过胶粘剂A连接固定，下极板包括第二金属板和第二密封结构，并通过胶粘剂A连接固定，膜电极通过胶粘剂B连接固定所述上极板和所述下极板。优选地，膜电极包括膜材料和覆盖膜材料上下表面边缘区域的膜电极边框，膜电极边框包括两张独立的位于膜材料上下表面的塑胶片材，并通过胶粘剂C使两张膜电极边框和膜材料粘接固定成一体。优选地，膜电极边框的厚度不大于密封结构的平均厚度。优选地，膜电极边框的硬度不小于密封结构的硬度。优选地，膜电极边框的正反两面均为雾面。优选地，所述塑胶边框和所述密封结构的材质选自包括为聚酯塑料、聚酰胺塑料、聚苯硫醚塑料、聚砜塑料、聚酰亚胺塑料、三元乙丙橡胶、氢化丁腈橡胶、有机硅橡胶、氟橡胶、氟硅橡胶中的一种或其中任意两种以上。优选地，所述胶粘剂A、胶粘剂B和胶粘剂C选自包括为不含有溶剂的环氧基热固胶、丙烯酸基热固胶、有机硅基热固胶、聚氨酯基热固胶、橡胶基热固胶、EVA基热熔胶、聚酰胺热熔胶、聚烯烃热熔胶、合成橡胶基热熔胶、聚酯基热熔胶、聚氨酯基热熔胶、有机硅基不干胶、丙烯酸基不干胶或聚氨酯基不干胶中的一种或两种以上。优选地，所述胶粘剂C与所述胶粘剂A不是同一种胶粘剂，所述胶粘剂C与所述胶粘剂B不是同一种胶粘剂。一种燃料电池，包括上述的一种燃料电池单元，通过将数个燃料电池单元在垂直方向上进行叠放，再进行压缩固定成型。一种制造如上述的一种燃料电池单元的方法，包括如下步骤：S1A：在膜电极边框上形成胶层，一面为胶粘剂C，另一面为胶粘剂B；叠放膜电极，并使附有胶粘剂C的面相对；膜材料放置于两张膜电极边框之间，热压粘接，获得膜电极；S1B：在第一金属板上与第一密封结构接触的位置涂上胶粘剂A，并热压粘接获得上极板，在第二金属板上与第二密封结构接触的的位置涂上胶粘剂A，并热压粘接获得下极板；S2：依次叠放上极板、膜电极、下极板，使附有胶粘剂B的面相对，热压固定。本专利技术的技术方案具备结构简单、密封性好、成品率高、工艺简单、便于安装维护的技术效果，可解决现有技术中极板、膜电极、密封圈，压缩形成，密封性和可维护性差以及工艺难度高、良品率低的技术问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一种实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。图1为燃料电池的极板粘接一侧截面的左视结构示意图；图2为燃料电池单元粘接一侧截面的左视结构示意图；图3为膜电极截面结构示意图；图4为膜电极正反面结构示意图；图5为膜材料的结构示意图；图6为电堆的无外壳内部结构示意图；图7为燃料电池制造流程示意图。在上述附图中，各图号标记分别表示：1极板1-1上极板1-1-1第一金属板1-1-2第一密封结构1-2下极板1-2-1第二金属板1-2-2第二密封结构1-3胶粘剂A2膜电极2-1膜材料2-1-1膜层2-1-1-1质子膜2-1-1-2催化剂层2-1-1-3扩散层2-1-2碳纸2-2膜电极边框2-3胶粘剂C3胶粘剂B具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1在一种具体的实施例1中，如图1、图2和、图3和图4所示，一种燃料电池单元，包括极板1和膜电极2；极板1包括上极板1-1和下极板1-2，上极板1-1包括第一金属板1-1-1和第一密封结构1-1-2，并通过胶粘剂A1-3连接固定，下极板1-2包括第二金属板1-2-1和第二密封结构1-2-2，并通过胶粘剂A1-3连接固定，膜电极2通过胶粘剂B3连接固定上极板2-1和下极板2-6。燃料电池单元是将分离的上极板1-1、膜电极2，和下极板1-2，通过胶粘剂B3，粘合为一个整体。燃料电堆则是通过将多个燃料电池单元在垂直方向上堆叠放置，并通过螺栓施加一定的压缩量，而完成密封紧固。所谓垂直方向，即燃料电池单元的高度方向。通过粘合使多个相互分离的零件形成于一个电池单元的方式，使得各个电池单元的可靠性相互独立，从而对装配公差的要求更低，维护时也仅需要对出问题的电池单元进行替换和修理，而不需要分拆整个电池的所有零件。同时，在电池中的日常使用过程中，在燃料电池单元粘合为一体的情形下，各部件之间不会因水、冷却液、气体的渗透而发生密封泄露的问题。上极板1-1和下极板1-2由同种金属材料制成，该金属可以由市场上常见的不锈钢等导电材料制成，并通过在表面增加镀层获得耐腐蚀性。在一种优选的实施方式中，制造第一密封结构1-1-2和第二密封结构1-2-2的材质选自包括为聚酯、聚酰胺、聚苯硫醚、聚砜、聚酰亚胺、三元乙丙橡胶、氢化丁腈橡胶、有机硅橡胶、氟橡胶、氟硅橡胶中的一种或两种以上材料。第一密封结构1-1-2和第二密封结构1-2-2可以由塑料制成，但考虑到对密封压缩的要求，优选，由橡胶制成，如三元乙丙橡胶、氢化丁腈橡胶、有机硅橡胶、氟橡胶、氟硅橡胶中的一种或多种。基于对水蒸气和氢气的密封要求，进一步优选为三元乙丙橡胶、氢化丁腈橡胶和氟硅橡胶。考虑成本、耐高温，及对膜电极的化学失活影响，更进一步优选为过氧化物硫化的三元乙丙橡胶。在一种优选的实施方式中，如图4所示，膜电极2包括膜材料2-1和膜电极边框2-2，膜电极边框2-2包括两张独立的位于膜材料上下表面的塑胶片材，并通过胶粘剂C2-3使两张本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池单元，其特征在于：包括极板和膜电极；所述极板包括上极板和下极板，所述上极板包括第一金属板和第一密封结构，并通过胶粘剂A连接固定，所述下极板包括第二金属板和第二密封结构，并通过胶粘剂A连接固定，所述膜电极通过胶粘剂B连接固定所述上极板和所述下极板。/n

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池单元，其特征在于：包括极板和膜电极；所述极板包括上极板和下极板，所述上极板包括第一金属板和第一密封结构，并通过胶粘剂A连接固定，所述下极板包括第二金属板和第二密封结构，并通过胶粘剂A连接固定，所述膜电极通过胶粘剂B连接固定所述上极板和所述下极板。


2.根据权利要求1所述的一种燃料电池单元，其特征在于：所述膜电极包括膜材料和覆盖所述膜材料上下表面边缘区域的膜电极边框，所述膜电极边框包括两张独立的位于所述膜材料上下表面的塑胶片材，通过胶粘剂C使两张所述膜电极边框和所述膜材料粘接固定成一体。


3.根据权利要求2所述的一种燃料电池单元，其特征在于：所述膜电极边框的厚度不大于所述密封结构的平均厚度。


4.根据权利要求3所述的一种燃料电池单元，其特征在于：所述膜电极边框的硬度不小于所述密封结构的硬度。


5.根据权利要求4所述的一种燃料电池单元，其特征在于：所述膜电极边框的正反两面均为雾面。


6.根据权利要求2所述的一种燃料电池单元，其特征在于：所述塑料边框和所述密封结构的材质选自包括为聚酯塑料、聚酰胺塑料、聚苯硫醚塑料、聚砜塑料、聚酰亚胺塑料、三元乙丙橡胶、氢化丁腈橡胶、有机硅橡胶、氟橡胶、氟硅橡胶中的一种或其中任意两种以上。


7.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：程旌德，徐一帆，王春，
申请(专利权)人：上海氢晨新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31