燃料电池电堆和具有它的燃料电池系统技术方案

本发明专利技术公开了一种燃料电池电堆和具有它的燃料电池系统。该燃料电池电堆包括：多个交替堆叠设置的双极板和膜电极，双极板的两侧设置有适于与膜电极密封配合的胶线，双极板两侧与胶线对应的区域包括第一胶区和第二胶区，双极板两侧的第一胶区在双极板的厚度方向上的投影重合，双极板两侧的第二胶区在双极板的厚度方向上的投影错开，第二胶区上胶线的厚度大于第一胶区上胶线的厚度，从而保证第二胶区上胶线的压缩率以及密封性能与第一胶区上胶线相同，以防止燃料电池电堆出现接触电阻增大、密封失效、电堆漏气、漏液等问题，从而有利于提升燃料电池电堆的性能和可靠性。升燃料电池电堆的性能和可靠性。升燃料电池电堆的性能和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池电堆和具有它的燃料电池系统


[0001]本专利技术涉及电池领域，具体而言，涉及一种燃料电池电堆和具有它的燃料电池系统。

技术介绍

[0002]在相关技术中，燃料电池电堆在封装过程中，双极板受到压装力的影响容易产生变形，从而导致双极板与膜电极配合的不同区域上胶线的压缩率具有差异，若胶线过渡压缩，会影响胶线的使用寿命，若降低压装力以保证胶线处于适宜的压缩率，膜电极与双极板的接触力可能会低于设计值，导致接触电阻的增加和燃料电池电堆性能下降等问题。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种燃料电池电堆，以提升电堆的性能和可靠性。
[0004]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0005]一种燃料电池电堆，包括：多个交替堆叠设置的双极板和膜电极，所述双极板的两侧设置有适于与所述膜电极密封配合的胶线，所述双极板两侧与所述胶线对应的区域包括第一胶区和第二胶区，所述双极板两侧的第一胶区在所述双极板的厚度方向上的投影重合，所述双极板两侧的第二胶区在所述双极板的厚度方向上的投影错开，所述第二胶区上所述胶线的厚度大于所述第一胶区上所述胶线的厚度。
[0006]根据本专利技术的一些实施例，所述第二胶区上所述胶线的厚度a与所述第一胶区上所述胶线的厚度b满足以下关系式：102％b≤a≤105％b。
[0007]根据本专利技术的一些实施例，所述胶线的厚度为0.2mm～1.5mm。
[0008]根据本专利技术的一些实施例，所述第一胶区和所述第二胶区构造为在所述双极板的两侧形成的凹槽。
[0009]根据本专利技术的一些实施例，所述第一胶区设置在所述双极板的周向边沿以构造为环形结构，所述第二胶区位于所述环形结构的内侧区域。
[0010]根据本专利技术的一些实施例，所述双极板的一侧为阳极板，所述双极板的另一侧为阴极板，所述阳极板和所述阴极板均设有层跃区，所述第二胶区位于所述层跃区。
[0011]根据本专利技术的一些实施例，所述层跃区内还设置有燃料、氧化剂和冷却液的进出口。
[0012]进一步地，所述阴极板和所述阳极板为冲压成型的金属板。
[0013]进一步地，所述阴极板和所述阳极板通过激光焊接固定。
[0014]相对于现有技术，本专利技术所述的燃料电池电堆具有以下优势：
[0015]本专利技术所述的燃料电池电堆，双极板两侧的第一胶区在双极板的厚度方向上的投影重合，双极板两侧的第二胶区在双极板的厚度方向上的投影错开，且第二胶区上胶线的厚度大于第一胶区上胶线的厚度，从而保证第二胶区上胶线的压缩率以及密封性能与第一胶区上胶线相同，以防止燃料电池电堆出现接触电阻增大、密封失效、电堆漏气、漏液等问
题，从而有利于保证燃料电池电堆的性能和可靠性。
[0016]本专利技术的另一个目的在于提出一种燃料电池系统，以提升燃料电池系统的性能和可靠性。
[0017]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0018]一种燃料电池系统，包括上述的燃料电池电堆。
[0019]相对于现有技术，本专利技术所述的燃料电池系统具有以下优势：
[0020]本专利技术所述的燃料电池系统，其双极板两侧的第一胶区在双极板的厚度方向上的投影重合，双极板两侧的第二胶区在双极板的厚度方向上的投影错开，且第二胶区上胶线的厚度大于第一胶区上胶线的厚度，从而保证第二胶区上胶线的压缩率以及密封性能与第一胶区上胶线相同，以防止燃料电池电堆出现接触电阻增大、密封失效、电堆漏气、漏液等问题，从而有利于提升燃料电池系统的性能和可靠性。
附图说明
[0021]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0022]图1是本专利技术实施例的双极板在阳极板一侧的示意图；
[0023]图2是本专利技术实施例的双极板在阴极板一侧的示意图；
[0024]图3是图1在A
‑
A处的断面图。
[0025]附图标记说明：
[0026]双极板100、阳极板1、阴极板2、第一胶线31、第二胶线32、层跃区4、阳极板第一层跃区411、阳极板第二层跃区412、阴极板第一层跃区421、阴极板第二层跃区422、第一空气歧管口层跃5、第一冷却液层跃6、第一氢气层跃7、氢气出口8、氢气进口9、第二冷却液层跃10、第二空气歧管口层跃11、第二氢气层跃12、空气进口13、空气出口14。
具体实施方式
[0027]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0028]下面将参考图1
‑
图3并结合实施例来详细说明本专利技术实施例的燃料电池电堆。
[0029]根据本专利技术实施例的燃料电池电堆包括：多个交替堆叠设置的双极板100和膜电极(Membrane Electrode Assembly，MEA)。其中，一片膜电极和一片双极板100构成了燃料电池发电的基本单元：单电池，双极板100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等作用，同时双极板100还承担电池系统的排水和散热功能，膜电极可以催化双极板100导入的燃料和氧化剂，并发生电化学反应，以产生电流，并向外释放水和热。
[0030]由于单电池的电压很低(＜1V)要达到实现燃料电池应用的功能，需要将多个单电池串联起来形成电堆，以便向各单电池均匀分配燃料和氧化剂，从而膜电极与双极板100间的密封尤为重要，双极板100的两侧设置有适于与膜电极密封配合的胶线，膜电极上可对应设置有密封边框，从而通过双极板100上的胶线与膜电极上密封边框的配合，以保证燃料电池电堆的密封性。
[0031]双极板100两侧与胶线对应的区域包括第一胶区和第二胶区，也就是说，胶线固定在双极板100两侧的第一胶区和第二胶区上，双极板100两侧的第一胶区在双极板100的厚度方向上的投影重合，双极板100两侧的第二胶区在双极板100的厚度方向上的投影错开。
[0032]在本专利技术的一些实施例中，双极板100两侧的第二胶区在双极板100的厚度方向上的投影部分错开。在本专利技术的另一些实施例中，双极板100两侧的第二胶区在双极板100的厚度方向上的投影完全错开。
[0033]可以理解的是，在双极板100两侧对称设置胶线的区域为第一胶区，在双极板100两侧非对称设置胶线的区域为第二胶区。由于双极板100需要实现分隔反应气体、通过流场将反应气体均匀导入膜电极等功能，因此，双极板100上需设有第二胶区。
[0034]在进行燃料电池电堆组装测试时，在双极板100的两侧会施加压装力，由于双极板100两侧的第一胶区上的胶线对称设置，双极板100在第一胶区处两侧的受力相同，而双极板100两侧的第二胶区上的胶线非对称设置，第二胶区上的胶线会在加压装力的作用下使双极板100发生一定的形变，为避免双极板100的变形量导致的胶线的压缩率低于设计要求，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池电堆，其特征在于，包括：多个交替堆叠设置的双极板(100)和膜电极，所述双极板(100)的两侧设置有适于与所述膜电极密封配合的胶线，所述双极板(100)两侧与所述胶线对应的区域包括第一胶区和第二胶区，所述双极板(100)两侧的第一胶区在所述双极板(100)的厚度方向上的投影重合，所述双极板(100)两侧的第二胶区在所述双极板(100)的厚度方向上的投影错开，所述第二胶区上所述胶线的厚度大于所述第一胶区上所述胶线的厚度。2.根据权利要求1所述的燃料电池电堆，其特征在于，所述第二胶区上所述胶线的厚度a与所述第一胶区上所述胶线的厚度b满足以下关系式：102％b≤a≤105％b。3.根据权利要求1所述的燃料电池电堆，其特征在于，所述胶线的厚度为0.2mm～1.5mm。4.根据权利要求1所述的燃料电池电堆，其特征在于，所述第一胶区和所述第二胶区构造为在所述双极板(100)的两侧形成的凹槽。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳少辉，陶路鑫，
申请(专利权)人：未势能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：