燃料电池单电芯结构及其电芯模块制造技术

本发明专利技术提供一种燃料电池单电芯结构及其电芯模块，采用独特的单电芯结构取代现有的双极板结构，且单电芯的边缘外延伸有绝缘且具有弹性的封装体，不但可通过一体化成型方式以提升组装精度、降低对模具与设备规格的要求，同时也通过电芯及电芯模块边缘的绝缘与具有弹性的封装体，以实现电芯及电芯模块的电性绝缘保护，且在组装时提供足够的缓冲及结构强度，使得制程中的公差得以放宽，也避免因为组装的机械应力损坏电芯模块中的单电芯结构，进而维持整体电堆的外观尺寸。持整体电堆的外观尺寸。持整体电堆的外观尺寸。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池单电芯结构及其电芯模块


[0001]本专利技术有关于一种燃料电池单电芯结构及其电芯模块，特别是关于一种采用一体化成型的燃料电池单电芯结构及其电芯模块。

技术介绍

[0002]燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的装置，又称电化学发电器，在能源发展的历史上，燃料电池是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。
[0003]而在一般公知的燃料电池技术中，双极板是燃料电池电堆的核心结构件，在公知的双极板正、反表面上，均设有气体流道，常见的双极板材料为石墨或金属，在组装电堆时，依据电堆的功率需求，将双极板、膜电极、双极板、膜电极
…
依序排列，直到最后一片空白板(dummyplate)，才完成电堆组装步骤中电芯堆叠的步骤，其中，双极板除了扮演导电的角色外，也同时做为支撑机械结构、均匀分配气体进行阴阳极反应、导热的作用，其性能优劣将直接影响电堆的体积、输出功率和寿命。而上述的电芯堆叠步骤中，由于双极板为双面电极板的结构，每一面电极板均与膜电极对应设置，因此，一旦电堆的功率确定后，则必须一次性地将所需数量的电芯依序完成堆叠，举例来说，以目前的燃料电池金属双极板技术来说，功率为120千瓦(kW)的电堆需要的电芯数量约为300至400个，换句话说，若欲完成一个120千瓦的电堆，必须一次性且连续性地将300至400个的电芯堆叠，对于整体的组装精度、模具规格、设备规格及制程的时间与人力成本等等，都是沉重的负担。
[0004]另外，除了上述的缺失外，现有的燃料电池电堆在完成堆叠后，电堆外表面即为双极板的边缘，由于双极板为导电的，因此，双极板的边缘容易因碰撞而导致损坏、外力而导致变形，或脏污卡在双极板之间的缝隙等等因素，进而导致电堆电性表现的降低，且，此一缺失尤以金属电堆为更严重。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术的目的在于提供一种燃料电池单电芯结构及其电芯模块，采用单电芯结构及一体化成型的电芯模块，以提升组装精度、降低对模具与设备规格的要求，以实现节省制程时间与人力成本的效果。
[0006]本专利技术的目的在于提供一种燃料电池单电芯结构及其电芯模块，通过单电芯的边缘外延伸有绝缘且具有弹性的封装体，使得堆叠后的电芯模块边缘也绝缘，同时利用弹性的绝缘封装体以达到电性绝缘的保护效果，且在组装时提供足够的缓冲及结构强度，使得制程中的公差得以放宽，也避免因为组装的机械应力损坏电芯模块中的单电芯结构，进而维持整体电堆的外观尺寸。
[0007]于是，本专利技术提供的一种燃料电池单电芯结构包含一阴极隔离板、一阳极隔离板、一膜电极及一气体密封体。
[0008]所述的阴极隔离板具有一阴极反应区域并具有至少二第一开口、至少二第二开口
及至少二第三开口。
[0009]所述的阳极隔离板与阴极隔离板对应设置，且阳极隔离板具有一阳极反应区域并具有至少二第四开口、至少二第五开口及至少二第六开口，且阳极反应区域与阴极反应区域、第四开口与第一开口、第五开口与第二开口、第六开口与第三开口分别对应设置。
[0010]所述的膜电极夹设于阴极隔离板及阳极隔离板之间，且对应设置于阴极反应区域与阳极反应区域之间。
[0011]所述的气体密封体夹设于阴极隔离板及阳极隔离板之间并对应设置于阴极反应区域与阳极反应区域之外，气体密封体具有一第一表面、一第二表面、至少二第七开口、至少二第八开口及至少二第九开口，且第一表面接触阴极隔离板、第二表面接触阳极隔离板，第七开口与第一开口、第四开口对应设置，第八开口与第二开口、第五开口对应设置，第九开口与第三开口、第六开口对应设置。
[0012]其中，所述的气体密封体还自阴极隔离板及阳极隔离板中的至少其一的边缘向外延伸，气体密封体的投影面积大于阴极隔离板及阳极隔离板中的至少其一。
[0013]同时，本专利技术提供的一种燃料电池电芯模块包含至少二所述的燃料电池单电芯结构，这些燃料电池单电芯结构中的各阴极隔离板的一外表面设置有一液体密封体，相邻的阳极隔离板紧贴液体密封体以与阴极隔离板连接。
[0014]其中，所述的液体密封体的投影面积不大于阴极隔离板及阳极隔离板中的至少其一。
[0015]本专利技术公开了以下技术效果：通过将阴极隔离板、气体密封体、阳极隔离板以一体化的成型方式，形成单一结构的单电芯，且由于气体密封体自阴极隔离板及阳极隔离板中的至少其一的边缘向外延伸，使得电芯边缘为绝缘且具有弹性的，并在多个单一结构的单电芯经过一体化成型方式以形成电芯模块后，电芯模块边缘也为绝缘且有弹性的，因此，不但可通过一体化成型方式以提升组装精度、降低对模具与设备规格的要求，以实现节省制程时间与人力成本的效果，同时也通过电芯及电芯模块边缘的绝缘与具有弹性的封装体，以实现电芯及电芯模块的电性绝缘保护，且在组装时提供足够的缓冲及结构强度，使得制程中的公差得以放宽，也避免因为组装的机械应力损坏电芯模块中的单电芯结构，进而维持整体电堆的外观尺寸。
附图说明
[0016]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些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1为本专利技术提供的一种燃料电池单电芯结构的结构示意图；
[0018]图2为图1的燃料电池单电芯结构的结构分解图；
[0019]图3为本专利技术提供的一种燃料电池电芯模块的结构示意图；
[0020]图4为图3的燃料电池电芯模块的结构分解图。
[0021]符号说明：
[0022]1‑
燃料电池单电芯结构，11
‑
阴极隔离板，11a
‑
外表面，12
‑
阳极隔离板，13
‑
膜电
极，14
‑
气体密封体，14a
‑
第一表面，14b
‑
第二表面，15
‑
液体密封体，2
‑
燃料电池电芯模块，Ac
‑
阴极反应区域，Aa
‑
阳极反应区域，Ar
‑
凹陷区域，O1
‑
第一开口，O2
‑
第二开口，O3
‑
第三开口，O4
‑
第四开口，O5
‑
第五开口，O6
‑
第六开口，O7
‑
第七开口，O8
‑
第八开口，O9
‑
第九开口。
具体实施方式
[0023]在本专利技术被详细描述之前，应当注意在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示，此外图式中元件的形状、尺寸、厚度、以及角度等相关参数并未依照比例绘制，其简化用意仅为方便清楚说明。
[0024]首先，请参阅图1及图2所示，其中，图1为本专利技术提供的一种燃料电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池单电芯结构，其特征在于，该燃料电池单电芯结构包含：一阴极隔离板，具有一阴极反应区域并具有至少二第一开口、至少二第二开口及至少二第三开口；一阳极隔离板，与该阴极隔离板对应设置，该阳极隔离板具有一阳极反应区域并具有至少二第四开口、至少二第五开口及至少二第六开口，且该阳极反应区域与该阴极反应区域、该些第四开口与该些第一开口、该些第五开口与该些第二开口、该些第六开口与该些第三开口分别对应设置；一膜电极，夹设于该阴极隔离板及该阳极隔离板之间，且对应设置于该阴极反应区域与该阳极反应区域之间；及一气体密封体，夹设于该阴极隔离板及该阳极隔离板之间并对应设置于该阴极反应区域与该阳极反应区域之外，该气体密封体具有一第一表面、一第二表面、至少二第七开口、至少二第八开口及至少二第九开口，且该第一表面接触该阴极隔离板、该第二表面接触该阳极隔离板，该些第七开口与该些第一开口、该些第四开口对应设置，该些第八开口与该些第二开口、该些第五开口对应设置，该些第九开口与该些第三开口、该些第六开口对应设置；其中，该气体密封体自该阴极隔离板及该阳极隔离板中的至少其一的边缘向外延伸，该气体密封体的投影面积大于该阴极隔离板及该阳极隔离板中的至少其一。2.根据权利要求1所述的燃料电池单电芯结构，其特征在于，该阴极隔离板或该阳极隔离板的至少其一陷于该气体密封体的该第一表面或该第二表面的至少其一。3.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄镇江，张峥，
申请(专利权)人：常熟联华新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：