本申请涉及一种气体扩散件，膜电极组件，燃料电池、燃料电池堆及用电装置。气体扩散件为多孔透气构件，包括主体部和第一凸部。主体部具有第一表面，第一凸部设置于主体部的第一表面。第一凸部为沿所述燃料电池的液体流道方向延伸的凸条。主体部与第一凸部为一体成型的结构。这样在装配成燃料电池后，可以使凸条伸入至双极板的液体流道内，从可以更为容易实现膜电极组件与双极板的紧密连接，这样可以显著简化装配工艺、提高了装配效率和一致性，有利于降低组装成本。此外，由于在装配时无需反复的拆装，降低了装配工序对膜电极组件性能的损耗，进而提高了燃料电池的性能。进而提高了燃料电池的性能。进而提高了燃料电池的性能。
【技术实现步骤摘要】
气体扩散件、膜电极组件、燃料电池、燃料电池堆及用电装置
[0001]本申请涉及燃料电池
，特别是一种气体扩散件、膜电极组件、燃料电池、燃料电池堆及用电装置。
技术介绍
[0002]质子交换膜燃料电池(PEMFC)由于其能量转换率高、低温启动快、环境友好等优势受到了广泛的关注。PEMFC一般通过双极板和膜电极组件堆叠形成，其中膜电极组件主要包括气体扩散件、边框层、催化层和质子膜层。在电池装配时，由于组装压力的作用，使得双极板与气体扩散件达到压紧状态，同时气体扩散件与催化层实现界面接触，以保障膜电极组件的性能发挥。
[0003]然而，在实际生产过程中，往往需要进行长时间的装配工况试验以及多次的性能测试，才能确定合适的组装压力。而对于包括多个膜电极组件和双极板的燃料电池反应堆，则需进行多轮重复的试验和测试。这不仅造成组装成本和耗时的增加，而且反复的拆装对于膜电极组件的性能也有一定的损耗。
技术实现思路
[0004]基于此，本申请提供了一种气体扩散件以及含有该气体膜电极组件、燃料电池、燃料电池堆及用电装置。该气体扩散件在组装时能够与双极板实现较好的接触。因此简化了燃料电池的装配工艺、降低组装成本、提高装配效率。并且最大程度地保留了膜电极组件的性能。
[0005]第一方面，提供一种燃料电池的气体扩散件，上述气体扩散件为多孔透气构件。气体扩散件包括主体部和第一凸部。主体部具有第一表面，第一凸部设置于主体部的第一表面。第一凸部为沿燃料电池的液体流道方向延伸的凸条。主体部与第一凸部为一体成型的结构。
[0006]在其中一个实施例中，主体部的厚度为H，凸条的高度为A，A和H满足如下关系式：5％≤A/H≤20％。
[0007]在其中一个实施例中，凸条有多个，且多个凸条间隔设置。可选地，相邻两个凸条的间距为1～3mm。
[0008]在其中一个实施例中，凸条的最大宽度为1～3mm。
[0009]在其中一个实施例中，凸条的横截面呈扇形、矩形、梯形。
[0010]在其中一个实施例中，主体部还具有与第一表面相对的第二表面，气体扩散件还包括设置于第二表面的第二凸部。主体部与第二凸部也为一体成型的结构。
[0011]在其中一个实施例中，主体部的厚度为H，第二凸部的高度为B。其中，B和H满足如下关系式：5％≤B/H≤20％。
[0012]在其中一个实施例中，第二凸部呈平板状覆在主体部的第二表面上。在长度方向主体部的边缘与对应的第二凸部的边缘之间的距离为C，在宽度方向主体部的边缘与对应
的第二凸部的边缘之间的距离为D。C和/或D满足如下关系式：0.1mm≤C≤10mm，0.1mm≤D≤10mm。
[0013]在其中一个实施例中，气体扩散件的制备原料包括碳纤维纸、碳纤维无纺布、碳黑纸中的至少一种。
[0014]第二方面，提供一种膜电极组件，包括在厚度方向上依次层叠设置的第一气体扩散件、第一边框层、第一催化层、质子膜层、第二催化层、第二边框层和第二气体扩散件。第一气体扩散件和第二气体扩散件为第一方面的气体扩散件。
[0015]在其中一个实施例中，第一边框层设置于第一气体扩散件与质子膜层之间，和/或第二边框层设置于第二气体扩散件与质子膜层之间。
[0016]在其中一个实施例中，第一边框层和/或通过第一胶粘层与质子膜层连接；第一边框层通过第二胶粘层与第一气体扩散件连接，和/或第二边框层通过第二胶粘层与第二气体扩散件连接。
[0017]第三方面，提供一种燃料电池，包括双极板和第二方面所述的膜电极组件，膜电极组件设置于两个双极板之间。其中，膜电极组件的凸条设置于双极板的液体流道内。
[0018]在其中一个实施例中，液体流道的内壁与凸条之间存在间隙。
[0019]第四方面，提供一种燃料电池堆，包括多个以串联的方式堆叠的第三方面的燃料电池。
[0020]第五方面，提供一种用电装置，包括第三方面的燃料电池或第四方面的燃料电池堆。
[0021]本申请通过在气体扩散件上设置第一凸部，这样在装配成燃料电池后，可以使凸条伸入至双极板的液体流道内，从而可以更为容易实现膜电极组件与双极板的紧密连接，这样可以显著简化装配工艺，提高了装配效率和一致性，有利于降低组装成本。此外，由于在装配时无需反复的拆装，降低了装配工序对膜电极组件性能的损耗，进而提高了燃料电池的性能。
[0022]进一步，本申请通过在气体扩散件上设置第二凸部，这样在装配成燃料电池后，气体扩散件能够与催化层接触，提高了膜电极组件内部传质的均匀性，进而提升了燃料电池的电化学反应效率。并且将第二凸部的高度设置在合适范围内，保证了气体扩散件与催化层具有良好的接触。
[0023]更进一步，本申请将凸条的高度设置在合适范围，这样在装配成燃料电池后，气体扩散件与双极板的液体流道的内壁之间存在一定的间隙，如此，凸条的设置并不影响燃料电池内部反应液体的流出，避免出现燃料电池内部因发生水淹而导致整体性能降低的情况。
[0024]此外，本申请通过设置两个相邻凸条的间距、凸条的宽度和形状，使在装配成燃料电池后，气体扩散件能够适配于液体流道的位置、尺寸和形状，保证气体扩散件与双极板接触的紧密度，提升了燃料电池的使用寿命。
附图说明
[0025]图1为本申请一实施例所示的气体扩散件的结构示意图；
[0026]图2为本申请一实施例使用图1所示气体扩散件的燃料电池的结构示意图；
[0027]图3为图2所示燃料电池的爆炸示意图；
[0028]图4为本申请另一实施例使用图1所示气体扩散件的燃料电池的爆炸示意图；
[0029]附图标记说明：
[0030]1‑
气体扩散件；10
‑
主体部；11
‑
第一凸部；111
‑
凸条；12
‑
第二凸部；1a
‑
第一气体扩散件；1b
‑
第二气体扩散件；2a,2a
’‑
第一催化层；2b,2b
’‑
第二催化层；3,3
’‑
质子膜层；4a
‑
第一边框层；4b
‑
第二边框层；5
‑
双极板。
具体实施方式
[0031]为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
[0032]在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种燃料电池的气体扩散件，其特征在于，所述气体扩散件为多孔透气构件，包括：主体部，具有第一表面；第一凸部，设置于所述主体部的所述第一表面，所述第一凸部包括沿所述燃料电池的液体流道方向延伸的凸条；所述主体部与所述第一凸部为一体成型的结构。2.根据权利要求1所述的气体扩散件，其特征在于，所述主体部的厚度为H，所述凸条的高度为A，A和H满足如下关系式：5％≤A/H≤20％。3.根据权利要求1所述的气体扩散件，其特征在于，所述凸条有多个，且多个所述凸条间隔设置；可选地，相邻两个所述凸条的间距为1～3mm。4.根据权利要求1所述的气体扩散件，其特征在于，所述凸条的最大宽度为1～3mm。5.根据权利要求1所述的气体扩散件，其特征在于，所述凸条的横截面呈扇形、矩形或梯形。6.根据权利要求1所述的气体扩散件，其特征在于，所述主体部还具有与所述第一表面相对的第二表面，所述气体扩散件还包括设置于所述第二表面的第二凸部，所述主体部与所述第二凸部也为一体成型的结构。7.根据权利要求6所述的气体扩散件，其特征在于，所述主体部的厚度为H，所述第二凸部的高度为B；其中，B和H满足如下关系式：5％≤B/H≤20％。8.根据权利要求6所述的气体扩散件，其特征在于，所述第二凸部呈平板状覆在所述主体部的所述第二表面上，在长度方向所述主体部的边缘与对应的所述第二凸部的边缘之间的距离为C，在宽度方向所述主体部的边缘与对应的所述第二凸部的边缘之间的距离为D，C和/或D满足如下关系式：0.1mm≤C≤10mm，0.1mm≤D≤10mm...
【专利技术属性】
技术研发人员：王珺，杜真真，王晶，于帆，李炯利，王刚，王旭东，罗圭纳，
申请(专利权)人：北京石墨烯技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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