电池单元及具有其的电堆制造技术

本实用新型专利技术提供了一种电池单元及具有其的电堆，电池单元，包括相互贴合的极板和膜电极，电池单元还包括：流道区，设置在极板上；第一连接部，设置在极板上，第一连接部设置在流道区的侧方；第二连接部，设置在膜电极上，第二连接部与第一连接部相互嵌合；过渡部，设置在极板上，过渡部位于第一连接部与流道区之间，过渡部与第一连接部之间具有第一台阶结构。本实用新型专利技术解决了现有技术中的电池单元容易发生欠气的问题。生欠气的问题。生欠气的问题。

【技术实现步骤摘要】
电池单元及具有其的电堆


[0001]本技术涉及燃料电池
，具体而言，涉及一种电池单元及具有其的电堆。

技术介绍

[0002]质子交换膜燃料电池(Proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)是一种以氢气和空气或氢气和氧气为燃料来进行发电的燃料电池，它不需要经过氢氧的燃烧反应，而是以质子交换膜为电解质，直接将氢氧的化学能转化为电能，无需将气体压缩或升温。燃料电池主要有端板、集流板、膜电极、双极板等零部件组成，其中膜电极和双极板构成了燃料电池发电的基本单元
‑
单电池；金属双极板是由两张经过精密冲压的阴极板和阳极板，以激光焊接的方式组合在一起/石墨双极板是由两张经过雕刻或模压的石墨板粘接而成，起到分隔反应气体并通过流场将反应气体均匀导入膜电极、收集并传导电流和支撑膜电极(MEA)的作用，同时还承担电池系统的排水和散热功能。膜电极(MEA)可以催化双极板导入的氢气和空气，发生电化学反应，产生电流，并向外释放水和热。
[0003]单片膜电极的电压很低，要达到实现燃料电池应用的功能，需要将多片膜电极与双极板串联起来形成电堆，以便向各单电池(一片膜电极+一片双极板)均匀分配燃料和氧化剂。因此膜电极与双极板间的匹配尤为重要，在进行膜电极和双极板匹配时，膜电极搭接区域(膜电极气体扩散层与密封边框重叠区域)结构和尺寸与反应区不同，匹配不合格时，会影响膜电极反应区气体扩散层(GDL)与双极板反应区的接触电阻和堵塞双极板分配区流道，影响双极板的气体分配，导致单电池性能降低，以及膜电极反应区匹配到没有双极板流道区域时，流道区的中部容易发生欠气问题，影响燃料电池寿命。

技术实现思路

[0004]本技术的主要目的在于提供一种电池单元及具有其的电堆，以解决现有技术中的电池单元的双极板上的流道容易发生欠气的问题。
[0005]为了实现上述目的，根据本技术的一个方面，提供了一种电池单元，包括相互贴合的极板和膜电极，电池单元还包括：流道区，设置在极板上；第一连接部，设置在极板上，第一连接部设置在流道区的侧方；第二连接部，设置在膜电极上，第二连接部与第一连接部相互嵌合；过渡部，设置在极板上，过渡部位于第一连接部与流道区之间，过渡部与第一连接部之间具有第一台阶结构。
[0006]进一步地，膜电极包括与过渡部贴合的搭接区和与流道区贴合的反应区；搭接区的厚度小于反应区的厚度；和/或，流道区的两侧分别设置有第一连接部。
[0007]进一步地，第一连接部为配合凹槽，配合凹槽相对于极板的板面凹陷；第二连接部为配合凸起，配合凸起的至少部分嵌合至配合凹槽内。
[0008]进一步地，配合凹槽的槽壁面相对于配合凹槽的槽底面倾斜设置。
[0009]进一步地，过渡部包括过渡端面，过渡端面与配合凹槽的槽底面之间具有第一台
阶结构。
[0010]进一步地，膜电极包括：依次连接的连接区、搭接区和反应区，第二连接部设置在连接区内，搭接区的至少部分与过渡部贴合，反应区与流道区贴合；催化剂层，设置在反应区内。
[0011]进一步地，搭接区具有与过渡部搭接的搭接端面，反应区具有与流道区贴合的反应端面；搭接端面和反应端面位于同一平面上，搭接端面与第二连接部之间具有与第一台阶结构相嵌合的第二台阶结构。
[0012]进一步地，膜电极还包括：质子交换膜，质子交换膜的两侧分别设置有阳极气体扩散层和阴极气体扩散层，第二连接部设置在阳极气体扩散层和/或阴极气体扩散层上；质子交换膜与阴极气体扩散层和阳极气体扩散层之间分别设置有催化剂层，催化剂层与流道区相对。
[0013]进一步地，过渡部位于流道区的第一侧，过渡部沿极板的长度方向延伸，电池单元还包括：分配区，设置在极板上并位于流道区的第二侧，分配区与流道区连通，分配区沿极板的宽度方向延伸。
[0014]根据本技术的另一方面，提供了一种电堆，包括多个电池单元，多个电池单元串联，电池单元为上述的电池单元。
[0015]应用本技术的技术方案，电池单元包括相互贴合的极板和膜电极，其中，极板上设置有流道区、第一连接部和过渡部，第一连接部设置在流道区的侧方，过渡部位于第一连接部与流道区之间，过渡部与第一连接部之间具有第一台阶结构；膜电极上设置有第二连接部，第二连接部与第一连接部相互嵌合。这样设置能够利用第一连接部与第二连接部之间的相互嵌合以及过渡部与第一连接部之间的第一台阶结构，来阻挡流道区内与膜电极反应的气体流入到极板的四周，从而避免了流道区的中部发生欠气的问题，提高了电池单元的使用性能以及电堆的使用寿命。
附图说明
[0016]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
[0017]图1示出了根据本技术的电池单元的实施例的结构剖视图；
[0018]图2示出了根据本技术的电池单元的极板的俯视图；
[0019]图3示出了根据图2的电池单元的C
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C面截面图；
[0020]图4示出了根据本技术的膜电极的结构剖视图。
[0021]其中，上述附图包括以下附图标记：
[0022]100、极板；200、膜电极；10、流道区；11、第一连接部；110、配合凹槽；12、过渡部；120、过渡端面；13、分配区；20、第二连接部；201、配合凸起；21、连接区；22、搭接区；23、反应区；24、催化剂层；220、搭接端面；230、反应端面；25、质子交换膜；26、阳极气体扩散层；27、阴极气体扩散层；28、粘胶层。
具体实施方式
[0023]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
[0024]请参考图1至图4，本技术提供了一种电池单元，包括相互贴合的极板100和膜电极200，电池单元还包括：流道区10，设置在极板100上；第一连接部11，设置在极板100上，第一连接部11设置在流道区10的侧方；第二连接部20，设置在膜电极200上，第二连接部20与第一连接部11相互嵌合；过渡部12，设置在极板100上，过渡部12位于第一连接部11与流道区10之间，过渡部12与第一连接部11之间具有第一台阶结构。
[0025]根据本技术提供的电池单元，包括相互贴合的极板100和膜电极200，其中，极板100上设置有流道区10、第一连接部11和过渡部12，第一连接部11设置在流道区10的侧方，过渡部12位于第一连接部11与流道区10之间，过渡部12与第一连接部11之间具有第一台阶结构；膜电极200上设置有第二连接部20，第二连接部20与第一连接部11相互嵌合。这样设置能够利用第一连接部11与第二连接部20之间的相互嵌合以及过渡部12与第一连接部11之间的第一台阶结构，来阻挡流道区10内与膜电极200反应的气体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池单元，包括相互贴合的极板(100)和膜电极(200)，其特征在于，所述电池单元还包括：流道区(10)，设置在所述极板(100)上；第一连接部(11)，设置在所述极板(100)上，所述第一连接部(11)设置在所述流道区(10)的侧方；第二连接部(20)，设置在所述膜电极(200)上，所述第二连接部(20)与所述第一连接部(11)相互嵌合；过渡部(12)，设置在所述极板(100)上，所述过渡部(12)位于所述第一连接部(11)与所述流道区(10)之间，所述过渡部(12)与所述第一连接部(11)之间具有第一台阶结构。2.根据权利要求1所述的电池单元，其特征在于，所述膜电极(200)包括与所述过渡部(12)贴合的搭接区(22)和与所述流道区(10)贴合的反应区(23)；所述搭接区(22)的厚度小于所述反应区(23)的厚度；和/或，所述流道区(10)的两侧分别设置有所述第一连接部(11)。3.根据权利要求1所述的电池单元，其特征在于，所述第一连接部(11)为配合凹槽(110)，所述配合凹槽(110)相对于所述极板(100)的板面凹陷；所述第二连接部(20)为配合凸起(201)，所述配合凸起(201)的至少部分嵌合至所述配合凹槽内。4.根据权利要求3所述的电池单元，其特征在于，所述配合凹槽(110)的槽壁面相对于所述配合凹槽(110)的槽底面倾斜设置。5.根据权利要求3所述的电池单元，其特征在于，所述过渡部(12)包括过渡端面(120)，所述过渡端面(120)与所述配合凹槽(110)的槽底面之间具有第一台阶结构。6.根据权利要求1所述的电池单元，其特征在于，所述膜电极(200)包括：依次连接的连接区(21)、搭接区(22)和反应区(...

【专利技术属性】
技术研发人员：二见谕，陈雪松，龚正伟，陶路鑫，
申请(专利权)人：未势能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：