CN113113628B - 质子交换膜燃料电池及燃料电池汽车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种质子交换膜燃料电池及燃料电池汽车。该质子交换膜燃料电池，包括多个电池单元、边缘绝缘密封结构以及主绝缘密封结构；每个所述电池单元均包括两个双极板结构，以及设于两个所述双极板结构之间的膜电极；边缘绝缘密封结构密封设于每个所述电池单元的端部边缘，且所述边缘绝缘密封结构在相邻的两个所述电池单元之间连接为一体；主绝缘密封结构设于每个所述电池单元中，且所述主绝缘密封结构密封设于相邻的两个所述电池单元之间。本发明可优化电堆密封设计，防止电堆气体外漏，保障电堆安全。

Description

质子交换膜燃料电池及燃料电池汽车

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种质子交换膜燃料电池及燃料电池汽车。

背景技术

质子交换膜燃料电池(PEMFC)，是一种以氢气为燃料，直接将化学能转换为电能的发电装置。燃料电池的能量密度高、启动速度快、操作温度低、产物无污染等优点，使得其在新能源汽车领域具有潜在的应用价值。燃料电池堆通常为数百片膜电极、双极板结构和密封件堆叠，并通过两侧的端板、绝缘板和集流板施加紧固力而形成。由于常温常压下，氢气是一种极易燃烧，无色透明、无臭无味且难溶于水的气体，所以燃料电池堆的氢安全对于燃料电池电动汽车的实际应用具有重要作用。燃料电池堆的密封结构设计对于电堆密封性能和寿命具有重要意义，避免燃料电池堆受外界环境的影响，起到防水防尘和绝缘的作用。但是，由于目前电堆密封材料和密封结构设计的缺陷，导致电堆不可能完全不存在氢气泄漏。因此，如何优化电堆密封设计，防止电堆气体外漏，对于保障电堆安全具有重要意义。

发明内容

本发明提供一种质子交换膜燃料电池及燃料电池汽车，可优化电堆密封设计，防止电堆气体外漏，保障电堆安全。

第一方面，本发明提供了一种质子交换膜燃料电池，包括：

多个电池单元，每个所述电池单元均包括两个双极板结构，以及设于两个所述双极板结构之间的膜电极；

边缘绝缘密封结构，密封设于每个所述电池单元的端部边缘，且所述边缘绝缘密封结构在相邻的两个所述电池单元之间连接为一体；以及，

主绝缘密封结构，设于每个所述电池单元中，且所述主绝缘密封结构密封设于相邻的两个所述电池单元之间。

在一些实施例中，所述边缘绝缘密封结构包括覆设于所述电池单元的每个所述双极板结构的端部边缘的极板绝缘密封结构，两个所述极板绝缘密封结构的外侧连接，且两个所述极板绝缘密封结构的内侧之间具有密封间隙，所述电池单元的膜电极的端部嵌设于所述密封间隙中。

在一些实施例中，所述极板绝缘密封结构包括分别覆设于所述双极板结构的端部两侧的各一个极板内侧密封部，以及封设于所述双极板结构的端部外两侧的各一个极板端部密封部，且两个所述极板端部密封部连接为一体，两个所述极板端部密封部与两个所述极板内侧密封部一一对应地连接；

在相邻的两个所述极板绝缘密封结构中，其中一个所述极板绝缘密封结构的所述极板端部密封部与面对的另一个所述极板绝缘密封结构的所述极板端部密封部连接为一体；其中一个所述极板绝缘密封结构的所述极板内侧密封部与面对的另一个所述极板绝缘密封结构的所述极板内侧密封部之间形成有所述密封间隙。

在一些实施例中，所述极板内侧密封部的外侧端突出于所述双极板结构的端部外侧，所述极板内侧密封部的内侧端倾斜设于所述双极板结构的端部内侧。

在一些实施例中，所述双极板结构包括并排设置的第一板体和第二板体，所述极板绝缘密封结构覆设于所述第一板体和所述第二板体的端部；

所述主绝缘密封结构包括突出设于所述第一板体的侧面或所述第二板体的侧面的绝缘密封凸起结构，所述绝缘密封凸起结构抵紧于与所述第一板体或所述第二板体相邻的所述膜电极。

在一些实施例中，所述绝缘密封凸起结构的横截面形状设为梯形、或矩形；或者，

所述绝缘密封凸起结构包括横截面形状为矩形的凸起底部，以及突出设于所述凸起底部的横截面形状为半圆形的凸起顶部，所述凸起底部突出设于所述第一板体的侧面或所述第二板体的侧面，所述凸起顶部与所述第一板体或所述第二板体相邻的所述膜电极抵接。

在一些实施例中，所述极板绝缘密封结构和所述绝缘密封凸起结构均设为采用注塑或点胶工艺设于所述电池单元上的三元乙丙橡胶结构或聚烯烃类橡胶结构或硅橡胶结构或氟改性硅橡胶结构。

在一些实施例中，所述第一板体和所述第二板体均包括板体主体，以及突出于所述板体主体的同侧的多个板体凸脊，所述双极板结构的所述第一板体的板体凸脊与所述第二板体的板体凸脊背对，所述第一板体的板体凸脊与所述第二板体的板体凸脊与所述膜电极抵接；

相邻的两个板体凸脊之间形成板体密封沟槽，所述绝缘密封凸起结构突出设于所述板体密封沟槽的槽底壁上，所述板体密封沟槽的深度值小于所述绝缘密封凸起结构的高度值。

在一些实施例中，多个所述绝缘密封凸起结构分别一一对应地设于所述第一板体或所述第二板体上相邻的多个所述板体密封沟槽中；或者，

多个所述绝缘密封凸起结构分别一一对应地设于所述第一板体或所述第二板体上间隔设置的多个所述板体密封沟槽中。

第二方面，本发明提供了一种燃料电池汽车，包括如上所述的质子交换膜燃料电池。

本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：

本发明实施例提供了一种质子交换膜燃料电池，通过在每个电池单元的端部边缘设置边缘绝缘密封结构，形成对电池电堆的第一重密封，对电池电堆的边缘密封起到绝缘保护和二次防漏的作用；而且，通过在电池单元中设置主绝缘密封结构，在电池电堆内部中心位置形成第二重密封，起到双极板气场和冷却液密封的作用。这样，通过进行电池堆双重密封设计，可防止气体泄漏和漏电，保障燃料电池堆安全可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所述质子交换膜燃料电池的俯视结构示意图；

图2为图1的A-A截面的横断面结构示意图；

图3为图2的边缘和中部同时密封时的局部横断面结构示意图；

图4为图1的C-C截面的横断面结构示意图；

图5为本发明实施例所述质子交换膜燃料电池的边缘密封时的局部横断面结构示意图；

图6为图1的D-D截面的横断面结构示意图；

图7为图1的B-B截面的横断面结构示意图。

图中：100、质子交换膜燃料电池；110、膜电极；120、双极板结构；122、第一板体；124、第二板体；126、板体凸脊；128、板体密封沟槽；200、极板绝缘密封结构；210、边缘内侧绝缘密封部；220、边缘端部绝缘密封部；300、绝缘密封凸起结构。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

燃料电池堆的密封结构设计对于电堆密封性能和寿命具有重要意义，避免燃料电池堆受外界环境的影响，起到防水防尘和绝缘的作用。但是，由于目前电堆密封材料和密封结构设计的缺陷，导致电堆不可能完全不存在氢气泄漏。因此，本发明提供一种质子交换膜燃料电池及燃料电池汽车，优化电池电堆密封设计，防止电池电堆气体外漏，保障电池电堆及汽车安全。

如图1至图3所示，本发明提供的质子交换膜燃料电池，包括两个端板结构(未示意出)，叠设于两个端板结构之间的多个电池单元，设于多个电池单元的四周边缘的边缘绝缘密封结构，以及设于电池单元中和电池单元之间的主绝缘密封结构。这样，可在电池的中部和四周形成双重绝缘密封结构，防止电池电堆气体外露和漏电，保证电池安全。

具体地，上述端板结构可包括依次叠设的端盖板、绝缘板及集流板，集流板与电池单元对应设置，多个电池单元可叠设在两个端板结构的集流板之间。集流板可导通电池内部的电池单元和外部线路，端盖板可对多个电池单元进行固定密封，而绝缘板可对电堆内部的电池单元与端盖板进行绝缘隔离。而且，上述的边缘绝缘密封结构密封设于位于两个端盖板之间的多个电池单元的四周边缘。

而且，如图4至图5所示，每个电池单元均可包括两个双极板结构120，以及设于两个双极板结构120之间的膜电极110。而且，上述边缘绝缘密封结构密封设于每个电池单元的端部边缘，且边缘绝缘密封结构在相邻的两个电池单元之间连接为一体。即在每个电池单元的膜电极110和双极板结构120的端部边缘均密封设置有边缘绝缘密封结构，且多个电池单元的四周边缘的边缘绝缘密封结构均可连接为整体。而且，上述主绝缘密封结构设于每个电池单元中，且主绝缘密封结构密封设于相邻的两个电池单元之间。即可每个电池单元的双极板结构120和膜电极110之间设置有主绝缘密封结构，多个电池单元的两两之间也设置有主绝缘密封结构。

本发明实施例提供的质子交换膜燃料电池，通过在每个电池单元的端部边缘设置边缘绝缘密封结构，形成对电池电堆的第一重密封，对电池电堆的边缘密封起到绝缘保护和二次防漏的作用；而且，通过在电池单元中设置主绝缘密封结构，在电池电堆内部中心位置形成第二重密封，起到密封双极板气场和冷却液的作用。这样，通过进行电池堆双重密封设计，可防止气体泄漏和防止漏电，保障燃料电池堆安全可靠。

而且，如图2至图5所示，上述边缘绝缘密封结构可包括覆设于电池单元的每个双极板结构120的端部边缘的极板绝缘密封结构200，两个极板绝缘密封结构200的外侧连接，且两个极板绝缘密封结构200的内侧之间具有密封间隙，电池单元的膜电极110的端部嵌设于密封间隙中。即边缘绝缘密封结构可包括覆设于每个电池单元的一个双极板结构120的端部边缘的极板绝缘密封结构200，以将双极板结构120的四周边缘通过极板绝缘密封结构200进行绝缘密封；而且，相邻的两个极板绝缘密封结构200的外侧连接在一起，可将电池单元的膜电极110密封在两个极板绝缘密封结构200的内侧的密封间隙中，以将膜电极110的四周边缘通过极板绝缘密封结构200进行绝缘密封；此外，相邻的两个极板绝缘密封结构200的外侧连接在一起，可将多个极板绝缘密封结构200连接为一体，可对多个电池单元的四周边缘实现整体绝缘密封，以实现对电池电堆的第一重密封。

进一步地，上述极板绝缘密封结构200可包括分别覆设于双极板结构120的端部内两侧的各一个极板内侧密封部210，以及封设于双极板结构120的端部外两侧的各一个极板端部密封部220，且两个极板端部密封部220连接为一体，两个极板端部密封部220与两个极板内侧密封部210一一对应地连接。即极板绝缘密封结构200可包括由双极板结构120的端部内侧到端部外侧依次设置的极板内侧密封部210和极板端部密封部220，可通过两个极板内侧密封部210从双极板结构120的内部两侧对其进行绝缘密封，并可通过两个极板端部密封部220对两个极板内侧密封部210进行连接密封、同时从双极板结构120的端部外对双极板结构120进行密封，可使得极板绝缘密封结构200由电池单元的内部延伸到电池单元的外部，从而使得对电池单元的双极板结构120和膜电极110的密封效果更好。

此外，当需要对电池电堆的单体电压进行采集时，可设置导线与双极板结构120连接，并使得导线穿过极板端部密封部220而穿出到极板绝缘密封结构200外，与燃料电池电堆巡检仪连接(如图6所示)。

而且，在相邻的两个极板绝缘密封结构200中，其中一个极板绝缘密封结构200的极板端部密封部220与面对的另一个极板绝缘密封结构200的极板端部密封部220连接为一体。这样，通过在相邻的两个极板绝缘密封结构200中面对设置的两个极板端部密封部220将相邻的两个极板绝缘密封结构200连接为整体。而且，在相邻的两个极板绝缘密封结构200中，其中一个极板绝缘密封结构200的极板内侧密封部210与面对的另一个极板绝缘密封结构200的极板内侧密封部210之间形成有上述密封间隙。这样，通过在相邻的两个极板绝缘密封结构200中间隔且面对设置的两个极板内侧密封部210，将膜电极110夹持在两个极板内侧密封部210之间的密封间隙中，实现对膜电极110的端部边缘的绝缘密封。

而且，在一些实施例中，上述极板内侧密封部210的外侧端突出于双极板结构120的端部外侧，极板内侧密封部210的内侧端倾斜设于双极板结构120的端部内侧。可使得极板内侧密封部210由双极板结构120的端部内侧向端部外侧延伸，并使得极板内侧密封部210的内侧拔模(倾斜)设置，使得极板内侧密封部210与双极板结构120的侧面结合紧密，绝缘密封效果更好。

此外，如图4和图5所示，在一些实施例中，上述双极板结构120可包括并排设置的第一板体122和第二板体124，上述极板绝缘密封结构200覆设于第一板体122和第二板体的端部。具体地，可使得极板绝缘密封结构200的一个极板内侧密封部210覆设于第一板体122的外侧面(指与第二板体124背对的侧面)，并使得极板绝缘密封结构200的另一个极板内侧密封部210覆设于第二板体124的外侧面(指与第一板体122背对的侧面)；而且，还可使得极板绝缘密封结构200的极板端部密封部220盖设于第一板体122的端部外侧和第二板体124的端部外侧。这样，可使得极板绝缘密封结构200实现对第一板体122和第二板体124的端部边缘的绝缘密封。

此外，上述主绝缘密封结构可包括突出设于第一板体122的侧面或第二板体124的侧面的绝缘密封凸起结构300，该绝缘密封凸起结构300抵紧于与第一板122体或第二板体124相邻的膜电极110。这样，通过主绝缘密封结构的绝缘密封凸起结构300，可将第一板体122与膜电极110之间进行绝缘密封，可将第二板体124与膜电极110之间进行绝缘密封，可实现电池单元的内部绝缘密封，还可实现电池单元之间的绝缘密封，从而从多个电池单元的内部实现电池电堆的第二重密封。

而且，在一些实施例中，如图2和图3所示，在电池电堆的普通部位，可在双极板结构120的端部边缘设置极板绝缘密封结构200，同时还在双极板结构120的中部设置绝缘密封凸起结构300，以实现电池单元的双重绝缘密封。

此外，在另一些实施例中，如图4所示，在电池电堆的进气部位，可在双极板结构120的中部设置绝缘密封凸起结构300，但是在双极板结构120的端部边缘不设置极板绝缘密封结构200，方便从双极板结构120的端部边缘将气体输送进入电池单元。

此外，在一些实施例中，上述绝缘密封凸起结构300的横截面形状可设为梯形、或矩形。这样，可使得绝缘密封凸起结构30的结构较为简单，方便从两侧分别将第一板体122(或第二板体124)和膜电极110密封紧密。

此外，在另一些实施例中，上述绝缘密封凸起结构300可包括横截面形状为矩形的凸起底部，以及突出设于凸起底部的横截面形状为半圆形的凸起顶部，凸起底部突出设于第一板体122的侧面或第二板体124的侧面，凸起顶部与第一板体122或第二板体124相邻的膜电极110抵接。通过横截面形状为矩形的凸起底部便于与第一板体122或第二板体124连接紧密，而通过横截面形状为半圆形的凸起顶部对膜电极110抵紧密封，密封效果更好。

而且，在一些实施例中，上述极板绝缘密封结构200和绝缘密封凸起结构300均可设为采用注塑或点胶工艺设于电池单元上的三元乙丙橡胶结构、或聚烯烃类橡胶结构、或硅橡胶结构、或氟改性硅橡胶结构。即上述极板绝缘密封结构200可通过注塑或点胶工艺设于电池单元的双极板结构120和膜电极110的四周边缘，使极板绝缘密封结构200与双极板结构120和膜电极110结合紧密，从四周边缘良好地实现对电池单元的绝缘密封；上述绝缘密封凸起结构300可通过注塑或点胶工艺设于电池单元的双极板结构120和膜电极110的中部之间，从中部良好地实现对电池单元的绝缘密封。而且，通过将极板绝缘密封结构200和绝缘密封凸起结构300采用三元乙丙橡胶、或聚烯烃类橡胶、或硅橡胶、或氟改性硅橡胶制作，具有良好的绝缘密封效果。

此外，上述第一板体122和第二板体124均可包括板体主体，以及突出于板体主体的同侧的多个板体凸脊126，双极板结构120的第一板体122的板体凸脊126与第二板体124的板体凸脊126背对，第一板体122的板体凸脊126与第二板体124的板体凸脊126与膜电极110抵接；而且，相邻的两个板体凸脊126之间形成板体密封沟槽128，上述绝缘密封凸起结构300突出设于板体密封沟槽128的槽底壁上，板体密封沟槽128的深度值可小于绝缘密封凸起结构300的高度值。这样，通过在第一板体122和第二板体124上设置多个凸起结构(即板体凸脊126)，并使得这种凸起结构与膜电极110抵紧密封，可以通过双极板结构120的自身结构在电池单元的内部形成一种密封结构；而且，还可在多个凸起结构之间形成多个板体密封沟槽128，并结合设置在板体密封沟槽128中的绝缘密封凸起结构300与膜电极110抵紧密封。这样，可以在电池单元的内部实现多重密封，可取得更好的密封效果。

而且，如图2所示，在一些实施例中，多个绝缘密封凸起结构300可分别一一对应地设于第一板体上相邻的多个板体密封沟槽128中。在本实施例中，可将多个绝缘密封凸起结构300两两相邻的设置在第一板体122或第二板体124上的多个板体密封沟槽128中，密封严密可靠。

此外，如图7所示，在另一些实施例中，多个绝缘密封凸起结构300分别一一对应地设于第一板体122上间隔设置的多个板体密封沟槽128中。在本实施例中，可将多个绝缘密封凸起结构300间隔设置在第一板体122或第二板体124上的多个板体密封沟槽128中，即在多个板体密封沟槽128中，可间隔至少一个板体密封沟槽128设置绝缘密封凸起结构300；而且，还可使得同一双极板结构120的第一板体122和第二板体124上设置的绝缘密封凸起结构300错位排布，方便冷却液的流通(如图7所示)。

具体地，在一些实施例中，当上述质子交换膜燃料电池的使用条件如下时：电池阳极的运行压力范围为0-150kPa(表压)，电池阴极的运行压力范围为0-150kPa(表压)，电池冷却液的运行压力范围为0-150kPa(表压)；而且，电池阳极、电池阴极以及电池冷却液的密封最大压力为300kPa(表压)，电池电堆运行温度为-30℃-90℃，最大耐受温度为110℃，密封寿命设计为12000小时。上述极板绝缘密封结构和绝缘密封凸起结构300的材料可设为三元乙丙橡胶，可采用注塑工艺利用极板绝缘密封结构200对电池单元的四周边缘实现密封，并采用点胶工艺利用绝缘密封凸起结构300对电池单元的中部实现密封。具体地，对于极板绝缘密封结构200，其极板端部密封部220的外层宽度为0.54mm，内层宽度为0.52mm；其中极板内侧密封部210的宽度为0.38mm；极板端部密封部220与极板内侧密封部210的台阶高度为0.02mm；边缘绝缘密封结构的长度为4.0mm，极板内侧密封部210的长度为2.0mm，拔模斜角为40-50度。

而且，上述绝缘密封凸起结构300的断面设计形状可以为矩形，梯形或者带有球形的矩形中的一种或二种。具体地，本实施例中，上述绝缘密封凸起结构300的断面设计为等腰梯形，其几何特征为上底宽为2-3mm，下底宽为3-5mm，高度为0.4-0.7mm；对于双极板结构120，其外部边缘长度范围为2mm-3mm；而板体密封沟槽128的几何特征参数为：沟槽宽为4-8mm，沟槽深度为0.3-0.5mm，拔模斜角为5-15度；而且，板体凸脊126宽度为1mm。

此外，在一些实施例中，当上述质子交换膜燃料电池的使用条件如下时：电池阳极运行压力范围为0-150kPa(表压)，电池阴极运行压力范围为0-150kPa(表压)，电池冷却液运行压力范围为0-150kPa(表压)；电池阳极、电池阴极以及电池冷却液的密封最大压力为300kPa(表压)，电池电堆运行温度为-30℃-90℃，最大耐受温度为110℃，密封寿命设计为12000小时。而且，上述极板绝缘密封结构200和绝缘密封凸起结构300的材料可设为氟改性硅橡胶，可采用注塑工艺利用极板绝缘密封结构200对电池单元的四周边缘实现密封，并采用点胶工艺利用绝缘密封凸起结构300对电池单元的中部实现密封。具体地，对于极板绝缘密封结构200，其极板端部密封部220的外层宽度为0.54mm，内层宽度为0.52mm；其中极板内侧密封部210的宽度为0.38mm；极板端部密封部220与极板内侧密封部210的台阶高度为0.02mm；边缘绝缘密封结构的长度为4.0mm，极板内侧密封部210的长度为2.0mm，拔模斜角为40-50度。

而且，上述绝缘密封凸起结构300的断面设计形状可以为矩形，梯形或者带有球形的矩形中的一种或二种。具体地，本实施例中，上述绝缘密封凸起结构300的断面设计为带有球形的矩形，其几何特征为矩形长为3-5mm，宽为0.2-0.3mm，球形半径为0.2-0.4mm，球形与矩形重叠部分比例为50％；对于双极板结构120，外部边缘长度范围为2mm-3mm；而板体密封沟槽128的几何特征参数为：沟槽宽为4-8mm，沟槽深度为0.3-0.5mm，拔模斜角为5-15度；板体凸脊126的宽度为1mm。

此外，在一些实施例中，当上述质子交换膜燃料电池的使用条件如下时：电池阳极运行压力范围为0-150kPa(表压)，电池阴极运行压力范围为0-150kPa(表压)，电池冷却液运行压力范围为0-150kPa(表压)。电池阳极、电池阴极以及电池冷却液的密封最大压力为300kPa(表压)，电池电堆运行温度为-30℃-90℃，最大耐受温度为110℃，密封寿命设计为12000小时。而且，上述极板绝缘密封结构200和绝缘密封凸起结构300的材料可设为硅橡胶，可采用注塑工艺利用极板绝缘密封结构200对电池单元的四周边缘实现密封，并采用点胶工艺利用绝缘密封凸起结构300对电池单元的中部实现密封。具体地，对于边缘绝缘密封结构，其中极板绝缘密封结构200的极板端部密封部220的外层宽度为0.54mm，内层宽度为0.52mm；其中极板内侧密封部210的宽度为0.38mm；极板端部密封部220与极板内侧密封部210的台阶高度为0.02mm；极板绝缘密封结构200的长度为4.0mm，极板内侧密封部210的长度为2.0mm，拔模斜角为40-50度。

而且，上述绝缘密封凸起结构300的断面设计形状可以为矩形，梯形或者带有球形的矩形中的一种或二种。具体地，本实施例中，上述绝缘密封凸起结构300的断面设计为矩形截面，其几何特征为矩形长为3-5mm，宽为0.4-0.7mm，倒圆角为0.02mm；对于双极板结构120，其外部边缘长度范围为2mm-3mm；而板体密封沟槽128的几何特征参数为：沟槽宽为4-8mm，沟槽深度为0.3-0.5mm，拔模斜角为5-15度；板体凸脊126的宽度为1mm。

此外，本发明提供了一种燃料电池汽车，包括如上所述的质子交换膜燃料电池。本发明可以解决质子交换膜燃料电池堆氢电安全的问题，通过一种质子交换膜燃料电池堆双重密封设计，达到防止气体泄漏和漏电风险，确保燃料电池堆安全可靠。同时双重密封设计可以减少传统电堆模块设计，减少电堆开发成本，同时提升模块的功率密度。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在本发明中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种质子交换膜燃料电池，其特征在于，包括：

多个电池单元，每个所述电池单元均包括两个双极板结构，以及设于两个所述双极板结构之间的膜电极；

边缘绝缘密封结构，密封设于每个所述电池单元的端部边缘，且所述边缘绝缘密封结构在相邻的两个所述电池单元之间连接为一体；以及，

主绝缘密封结构，设于每个所述电池单元中，且所述主绝缘密封结构密封设于相邻的两个所述电池单元之间；

所述边缘绝缘密封结构包括覆设于所述电池单元的每个所述双极板结构的端部边缘的极板绝缘密封结构，两个所述极板绝缘密封结构的外侧连接，且两个所述极板绝缘密封结构的内侧之间具有密封间隙，所述电池单元的膜电极的端部嵌设于所述密封间隙中；

所述极板绝缘密封结构包括分别覆设于所述双极板结构的端部两侧的各一个极板内侧密封部，以及封设于所述双极板结构的端部外两侧的各一个极板端部密封部，且两个所述极板端部密封部连接为一体，两个所述极板端部密封部与两个所述极板内侧密封部一一对应地连接；

在相邻的两个所述极板绝缘密封结构中，其中一个所述极板绝缘密封结构的所述极板端部密封部与面对的另一个所述极板绝缘密封结构的所述极板端部密封部连接为一体；其中一个所述极板绝缘密封结构的所述极板内侧密封部与面对的另一个所述极板绝缘密封结构的所述极板内侧密封部之间形成有所述密封间隙；

双极板结构的四周边缘通过极板绝缘密封结构进行绝缘密封；

由双极板结构的端部内侧到端部外侧依次设置的极板内侧密封部，通过两个极板内侧密封部从双极板结构的内部两侧对其进行绝缘密封；

所述双极板结构包括并排设置的第一板体和第二板体，所述极板绝缘密封结构覆设于所述第一板体和所述第二板体的端部；

所述主绝缘密封结构包括突出设于所述第一板体的侧面或所述第二板体的侧面的绝缘密封凸起结构，所述绝缘密封凸起结构抵紧于与所述第一板体或所述第二板体相邻的所述膜电极；

所述第一板体和所述第二板体均包括板体主体，以及突出于所述板体主体的同侧的多个板体凸脊，所述双极板结构的所述第一板体的板体凸脊与所述第二板体的板体凸脊背对，所述第一板体的板体凸脊与所述第二板体的板体凸脊与所述膜电极抵接；

相邻的两个板体凸脊之间形成板体密封沟槽，所述绝缘密封凸起结构突出设于所述板体密封沟槽的槽底壁上，所述板体密封沟槽的深度值小于所述绝缘密封凸起结构的高度值；

多个所述绝缘密封凸起结构分别一一对应地设于所述第一板体或所述第二板体上相邻的多个所述板体密封沟槽中；或者，

多个所述绝缘密封凸起结构分别一一对应地设于所述第一板体或所述第二板体上间隔设置的多个所述板体密封沟槽中。

2.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池，其特征在于，所述极板内侧密封部的外侧端突出于所述双极板结构的端部外侧，所述极板内侧密封部的内侧端倾斜设于所述双极板结构的端部内侧。

3.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池，其特征在于，所述绝缘密封凸起结构的横截面形状设为梯形、或矩形；或者，

所述绝缘密封凸起结构包括横截面形状为矩形的凸起底部，以及突出设于所述凸起底部的横截面形状为半圆形的凸起顶部，所述凸起底部突出设于所述第一板体的侧面或所述第二板体的侧面，所述凸起顶部与所述第一板体或所述第二板体相邻的所述膜电极抵接。

4.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池，其特征在于，所述极板绝缘密封结构和所述绝缘密封凸起结构均设为采用注塑或点胶工艺设于所述电池单元上的三元乙丙橡胶结构或聚烯烃类橡胶结构或硅橡胶结构或氟改性硅橡胶结构。

5.一种燃料电池汽车，其特征在于，包括如权利要求1至4中任意一项所述的质子交换膜燃料电池。

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