一种用于燃料电池的气体扩散层单元的实施例，包括气体扩散层和弹性构件，气体扩散层设置在膜电极组件和辅助垫圈的表面上，辅助垫圈围绕并支承膜电极组件的边缘，并且弹性构件设置在气体扩散层的边缘的预定区域中，弹性构件与气体扩散层一体化并与辅助垫圈接触。件与气体扩散层一体化并与辅助垫圈接触。件与气体扩散层一体化并与辅助垫圈接触。
【技术实现步骤摘要】
燃料电池用气体扩散层单元和包括它的燃料电池用单位电池
[0001]本专利技术涉及燃料电池用气体扩散层单元和包括它的燃料电池用单位电池。
技术介绍
[0002]燃料电池是一种类型的通过电池堆中的电化学反应将燃料的化学能转化为电能的发电设备。燃料电池不仅可以用于为工业和家庭使用提供电力以及为车辆提供驱动力，还可以用于为小型电子产品(例如，便携式设备)供电，并且最近燃料电池作为高效清洁能源的使用领域已经逐渐扩大。
[0003]图1是示出典型燃料电池堆的配置的视图。
[0004]从图1中可以看出，在构成典型燃料电池堆的单位电池中，膜电极组件(MEA)位于最内侧，并且膜电极组件10由能够移动氢阳离子(质子)的高分子电解质膜11和涂覆在电解质膜两侧以使氢和氧能够反应的催化剂层(即，燃料极阳极12和空气极阴极13)组成。
[0005]此外，一对气体扩散层(GDL)20堆叠在膜电极组件10的外部，即在燃料极阳极12和空气极阴极13所在的外部上，并且其中形成有流场以供应燃料和排出反应生成的水的隔板组件30定位在气体扩散层20的外部，垫圈线40插入在它们之间。
[0006]这里，隔板组件30通过将设置在阳极上的阳极隔板31和设置在阴极上的阴极隔板32彼此面对地结合而形成。
[0007]另一方面，通过堆叠多个单位电池形成燃料电池堆，并且用于支承和固定上述部件中的每个的端板50联接到堆叠的单位电池的最外侧。
[0008]这里，设置在任何一个单位电池中的阳极隔板31被堆叠成使得面对与前述单位电池相邻设置的另一个单位电池的阴极隔板32。
[0009]因此，彼此面对设置的相邻单位电池的阴极隔板32和阳极隔板31一体化的隔板组件30用于构造单位电池，以平稳地执行单位电池的堆叠过程并保持单位电池的对齐。
[0010]此外，构成隔板组件30的阳极隔板31和阴极隔板32结合并一体化，使得歧管彼此连通，并且每个反应区域被配置成相似的形状以设置在相同的位置。
[0011]另一方面，在隔板组件30中，多个歧管和反应区域是反应气体或冷却水在其中引入、排出或流动的空间，并且气密线由垫圈线40沿着多个歧管和反应区域的圆周形成以实现气密性。
[0012]特别地，阳极隔板31和阴极隔板32用于通过支承膜电极组件10并电连接相邻的膜电极组件10，同时防止作为反应气体的氢气和空气彼此混合，从而保持燃料电池堆的形状。
[0013]因此，阳极隔板31和阴极隔板32不仅必须具有致密的结构以使反应气体不会彼此混合，而且必须具有优异的导电性和高强度以用作导体和支承体。这就是主要使用由金属材料制成的隔板的原因。
[0014]此外，在阳极隔板31和阴极隔板32的反应区域中形成脊(land)33和通道34以支承气体扩散层20，同时确保反应气体和冷却水流动的路径。
[0015]另一方面，最近已经使用了围绕并支承膜电极组件10的边缘的框架(以下称为“辅
助垫圈”)，以防止膜电极组件10的变形以及促进制造过程和组装过程期间的处理。
[0016]图2是示出构成典型燃料电池堆的单位电池的剖视图。
[0017]如图2所示，用于燃料电池的典型单位电池通过在阳极隔板31与阴极隔板32之间堆叠支承膜电极组件10的辅助垫圈14和一对气体扩散层20而构成。
[0018]最近，气体扩散层20和辅助垫圈14的尺寸已经减小以降低单位电池的制造成本，并且由于气体扩散层20和辅助垫圈14的尺寸的减小，单位电池具有这样的结构，其中，非弹性的辅助垫圈14由形成在阳极隔板31和阴极隔板32上的脊33直接固定。
[0019]然而，形成在阳极隔板31和阴极隔板32上的脊33具有可归因于材料特性和制造工艺的公差。由于阳极隔板31的高度公差，阳极隔板31和阴极隔板32的脊33和辅助垫圈14不会紧密接触，并且脊33与辅助垫圈14之间的间隙G产生预定距离。
[0020]由于辅助垫圈14不以这种方式与阳极隔板31和阴极隔板32紧密接触，因此出现辅助垫圈松动并在阳极隔板31与阴极隔板32之间移动的现象。特别地，存在的问题在于，在燃料电池堆的运行期间，由于阳极隔板31与阴极隔板32之间的压力，辅助垫圈14的移动变得更差，这导致单位电池的振动和燃料电池堆的性能偏差。
[0021]此外，在单位电池修复期间，在通过阳极隔板31和阴极隔板32反复压缩气体扩散层20的过程中，表面压力损失并且燃料电池堆的性能劣化。
[0022]上述内容仅旨在帮助理解本专利技术的背景，并非旨在意味着本专利技术落入本领域技术人员已知的相关技术的范围内。
技术实现思路
[0023]本专利技术涉及用于燃料电池的气体扩散层单元和包括它的用于燃料电池的单位电池。特定实施例涉及能够减少气体扩散层的永久变形，同时防止辅助垫圈的移动的用于燃料电池的气体扩散层单元和包括它的用于燃料电池的单位电池。
[0024]因此，本专利技术的实施例考虑到现有技术中出现的问题，并且本专利技术的实施例提供能够减少气体扩散层的永久变形，同时防止辅助垫圈的松动的用于燃料电池的气体扩散层单元和包括它的用于燃料电池的单位电池。
[0025]本专利技术的实施例的特征不限于上述特征，本领域技术人员从本专利技术实施例的描述中将清楚地理解本文未提及的其他特征。
[0026]根据本专利技术的实施例，提供了一种用于燃料电池的气体扩散层单元，其用于燃料电池的单位电池中，围绕并支承膜电极组件的边缘的辅助垫圈应用于该燃料电池的单位电池，该气体扩散层单元包括设置在膜电极组件和辅助垫圈的表面上的气体扩散层，以及至少设置在气体扩散层的边缘的预定区域中的弹性构件，该弹性构件与气体扩散层一体化并与辅助垫圈紧密接触。
[0027]弹性构件可以包括第一弹性构件，该第一弹性构件设置在气体扩散层的两侧中的接触膜电极组件和辅助垫圈的第一侧的边缘上，并且与辅助垫圈紧密接触。
[0028]弹性构件还可以包括第二弹性构件，该第二弹性构件设置在气体扩散层的两侧中的第二侧的边缘上，并与构成单位电池的隔板紧密接触。
[0029]第二弹性构件可以设置在与未反应区域相对应的点处，未反应区域形成在隔板的宽度方向两侧的最外侧区域中。
[0030]弹性构件可以由非导电弹性材料形成。
[0031]以重力方向为基准，弹性构件可以被分成设置在相对上部的上部弹性构件区域和设置在相对下部的下部弹性构件区域，其中，上部弹性构件区域由经亲水处理的弹性材料形成，下部弹性构件区域由疏水性弹性材料形成。
[0032]以生成的水流动的方向为基准，弹性构件可以被分成设置在相对上游点的上游弹性构件区域和设置在相对下游点的下游弹性构件区域，其中，上游弹性构件区域由经亲水处理的弹性材料形成，下游弹性构件区域由疏水性弹性材料形成。
[0033]根据本公开实施例的燃料电池的单位电池包括膜电极组件、围绕并支承膜电极组件边缘的辅助垫圈、设置在膜电极组件和辅助垫圈的两侧上的一对气体扩散层、设置在气体扩散层外侧的一对隔板、以本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于燃料电池的气体扩散层单元，所述气体扩散层单元包括：设置在膜电极组件和辅助垫圈的表面上的气体扩散层，所述辅助垫圈围绕并支承所述膜电极组件的边缘；和设置在所述气体扩散层的边缘的预定区域中的弹性构件，所述弹性构件与所述气体扩散层一体化并与所述辅助垫圈接触。2.根据权利要求1所述的气体扩散层单元，其中，所述弹性构件包括第一弹性构件，所述第一弹性构件设置在所述气体扩散层的与所述膜电极组件和所述辅助垫圈接触的第一侧的边缘上，所述第一弹性构件与所述辅助垫圈接触。3.根据权利要求2所述的气体扩散层单元，其中，所述弹性构件还包括设置在所述气体扩散层的第二侧的边缘上的第二弹性构件，所述第二弹性构件与所述燃料电池的单位电池的隔板接触。4.根据权利要求3所述的气体扩散层单元，其中，所述第二弹性构件设置在与所述隔板的宽度方向两侧的最外面区域中的未反应区域对应的点处。5.根据权利要求1所述的气体扩散层单元，其中，所述弹性构件包括非导电弹性材料。6.根据权利要求1所述的气体扩散层单元，其中，所述弹性构件包括：以重力方向为基准设置在所述气体扩散层的边缘的相对上部的上部弹性构件区域，所述上部弹性构件区域包括经亲水处理的弹性材料；和以重力方向为基准设置在所述气体扩散层的边缘的相对下部的下部弹性构件区域，所述下部弹性构件区域包括疏水性弹性材料。7.根据权利要求1所述的气体扩散层单元，其中，所述弹性构件包括：以生成的水流动的方向为基准设置在相对上游点处的上游弹性构件区域，所述上游弹性构件区域包括经亲水处理的弹性材料；和以生成的水流动的方向为基准设置在相对下游点处的下游弹性构件区域，所述下游弹性构件区域包括疏水性弹性材料。8.一种燃料电池的单位电池，所述单位电池包括：膜电极组件；辅助垫圈，围绕并支承所述膜电极组件的边缘；一对气体扩散层，分别设置在所述膜电极组件和所述辅助垫圈的每一侧上；一对隔板，分别设置在所述气体扩散层的外侧；和弹性构件，设置在所述气体扩散层中的一个气体扩散层的边缘的预定区域中，所述弹性构件与所述气体扩散层中的所述一个气体扩散层一体化并与所述辅助垫圈接触。9.根据权利要求8所述的单位电池，其中，所述弹性构件包括第一弹性构件，所述第一弹性构件设置在所述气体扩散层中的所述一个气体扩散层的接触所述膜电极组件和所述辅助垫圈的第一侧的边缘上，所述第一弹性构件与所述辅助垫圈接触。10.根据权利要求8所述的单位电池，其中，所述弹性构件还包括设置在所述气体扩散层中的所述一个气体扩散层的第二侧的边缘上的第二弹性构件，所述第二弹性构件与所述隔板中对应的一个隔板接触。11.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：李瑄镛，朴宰满，
申请(专利权)人：起亚株式会社，
类型：发明
国别省市：
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