CN114023990A - 燃料电池封装板及一体式双面燃料电池封装件 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种燃料电池封装板，用于连接极板和膜电极组件。封装板上开设有安装孔、入孔和出孔，封装板表面还设置有分配槽，入孔和出孔设于分配槽中。构建电池单元时，将膜电极组件置于分配槽中，并使得封装板的表面与极板相连，封装板能够稳定连接膜电极组件与极板，还能够限定膜电极组件的位置、保证膜电极组件有效地接触流场区。另外，封装板还能够作为密封元件，避免反应气体或者液态水的泄漏，保证燃料电池的高效运行和使用安全。本申请还公开了一种一体式双面燃料电池封装件，包括上述燃料电池封装板，封装板包括第一面和第二面，第一面与第二面互为正反面。通过设置第一面和第二面互为封装板的正反面，提高了封装板的实用性。

Description

燃料电池封装板及一体式双面燃料电池封装件

技术领域

本申请涉及燃料电池技术领域，尤其是一种燃料电池封装板及一体式双面燃料电池封装件。

背景技术

燃料电池作为一种通过电化学反应产生电能的发电装置，不仅在能源交通领域发展迅速，也广泛应用于分布式发电供暖领域。目前，燃料电池已经成为高效清洁能源的标志，愈发受到大众的关注。

燃料电池电堆由多个燃料电池单元组装而成。燃料电池单元通常包括膜电极组件（MEA，Membrane Electrode Assembly）、金属极板和密封垫圈，膜电极组件处于一对金属极板之间；燃料电池工作时，反应气体流入膜电极组件，经过膜电极组件催化，产生电能，并生成液态水；密封垫圈用于隔绝气体泄漏。

现有的技术中，通常将两块金属极板激光焊接在一起，构成双极板；并将密封垫圈和膜电极组件结合成一体，构成膜电极气体扩散层组件。然后按照一组双极板、一片膜电极气体扩散层组件依次层叠，组装成燃料电池电堆。然而该种工艺下，电堆的组装效率低下，同时，替换电堆中损坏的燃料电池单元非常麻烦，给后续的检测、维护及更换带来了不便。

近年来，市面上还出现了一种热塑性材料的电池框架，将膜电极组件通过热压工艺与电池框架融为一体，构成燃料电池单元。该种方式虽能提高电堆的组装效率，但无法保证热压过程中膜电极组件的质子交换膜、催化剂层和气体扩散层等关键结构保持稳定，影响良品率，不利于燃料电池的大批量商业化生产，且增加了相关制备材料及配套设备的成本。

发明内容

本申请的目的是在于克服现有技术中存在的不足，提供一种燃料电池封装板及一体式双面燃料电池封装件。

为实现以上技术目的，本申请提供了一种燃料电池封装板，用于连接极板和膜电极组件，燃料电池封装板上开设有：安装孔，用于设置膜电极组件；入孔，沿第一方向、设于安装孔的一侧；出孔，沿第一方向、设于安装孔的另一侧；安装孔、入孔和出孔贯穿燃料电池封装板；燃料电池封装板的表面还设置有分配槽，入孔和出孔设于分配槽中。

进一步地，燃料电池封装板包括第一面；分配槽包括第一分配槽，第一分配槽设于第一面上；入孔包括第一入孔，第一入孔沿第一方向、设于安装孔的第一侧；出孔包括第一出孔，第一出孔沿第一方向、设于安装孔的第二侧；安装孔、第一入孔和第一出孔设于第一分配槽中。

进一步地，第一分配槽中设置有沉槽，用于放置膜电极组件；安装孔设于沉槽中。

进一步地，第一分配槽中设置有两组导流部，其中一组导流部设于第一入孔和安装孔之间，其中另一组导流部设于第一出孔和安装孔之间。

进一步地，第一分配槽中设置有两组支撑部，其中一组支撑部连接第一入孔靠近安装孔的一侧，其中另一组支撑部连接第一出孔靠近安装孔的一侧。

进一步地，第一面上还设置有第一安装槽，用于容置粘结剂或者焊料；第一安装槽围绕第一分配槽设置。

进一步地，燃料电池封装板包括第二面；入孔包括第二入孔二，沿第一方向、设于安装孔的第二侧；出孔包括第二出孔，沿第一方向、设于安装孔的第一侧；分配槽包括：第二分配槽一，设于第二面上、并与安装孔间隔设置，第二入孔二设于第二分配槽一中；第二分配槽二，设于第二面上、并与安装孔间隔设置，第二出孔设于第二分配槽二中。

进一步地，第二分配槽一和/或第二分配槽二中设置有作用部，用于引导反应气体从第二分配槽一向安装孔流动，或者，用于引导反应气体从第二分配槽二向第二出孔流动。

进一步地，燃料电池封装板上开设有两个第二入孔二，两个第二入孔二沿第二方向间隔设置，两个第二入孔二通过第一流通槽连通；和/或，燃料电池封装板上开设有两个第二出孔，两个第二出孔沿第二方向间隔设置，两个第二出孔通过第二流通槽连通；第二方向垂直于第一方向。

进一步地，第二面上还设置有第二安装槽，用于容置粘结剂或者焊料；第二安装槽环绕成圈,将第二面分为工作区和安装区，安装孔、第二入孔二和第二出孔设于工作区中，安装区用于连接极板。

进一步地，燃料电池封装板上还开设有第二入口一，设于安装孔的第三侧；

和/或，燃料电池封装板上还开设有第三入口和第三出口，第三入口和第三出口中的一者设于安装孔的第一侧，第三入口和第三出口中的另一者设于安装孔的第二侧；

和/或，燃料电池封装板上设置有巡检部；

和/或，燃料电池封装板上开设有定位孔；

和/或，燃料电池封装板采用非金属绝缘材料制备而成。

进一步地，燃料电池封装板通过粘结剂与极板和/或膜电极组件相连；或者，燃料电池封装板通过焊接与极板相连。

本申请还提供了一种一体式双面燃料电池封装件，包括上述燃料电池封装板，燃料电池封装板包括第一面和第二面，第一面与第二面互为正反面。

本申请提供了一种燃料电池封装板，用于连接极板和膜电极组件。封装板上开设有安装孔、入孔和出孔，封装板表面还设置有分配槽，入孔和出孔设于分配槽中。构建电池单元时，将膜电极组件置于分配槽中，并使得封装板的表面与极板相连；此时，封装板的入孔连通极板的入口，封装板的出孔连通极板的出口，封装板的分配槽连通极板的流场区；反应气体从极板的入口进入，穿过封装板的入孔，进入分配槽，通过分配槽进入流场区、与膜电极组件接触后，部分反应气体发生电化学反应，另有部分反应气体通过封装板的出孔和极板的出口排出。封装板能够稳定连接膜电极组件与极板，还能够限定膜电极组件的位置、保证膜电极组件有效地接触流场区。另外，封装板还能够作为密封元件，避免反应气体或者液态水的泄漏，保证燃料电池的高效运行和使用安全。

本申请还提供了一种一体式双面燃料电池封装件，包括上述燃料电池封装板，封装板包括第一面和第二面，第一面与第二面互为正反面。通过设置第一面和第二面互为封装板的正反面，提高了封装板的实用性。

附图说明

图1为本申请提供的一种电池单元的结构示意图；

图2为本申请提供的另一种电池单元的结构示意图；

图3为本申请提供的一种极板的结构示意图；

图4为与图3中极板配套设置的封装板第一面的结构示意图；

图5为与图3中极板配套设置的封装板第二面的结构示意图；

图6为本申请提供的一种膜电极组件的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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申请和简化描述，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申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

本申请提供了一种燃料电池封装板200，用于连接极板和膜电极组件。

为方便对封装板200的结构和作用进行解释，首先，对燃料电池的相关结构做简要说明。

燃料电池中实现发电的主要功能部位为电堆，电堆由多个电池单元通过层叠组装而成。电池单元包括极板和膜电极组件。极板上设置有反应气体入口、流场区和反应气体出口，流场区中设置有多个引导反应气体流动的流通通道。膜电极组件包括阳极侧气体扩散层、质子交换膜、催化剂层和阴极侧气体扩散层。

先参照图1，图示了一种电池单元的结构。图1所示的实施例中，电池单元包括极板A、膜电极组件B和极板C。构成电池单元时，膜电极组件B被夹在极板A和极板C之间，膜电极组件B的一面与极板A的流场区接触，膜电极组件B的另一面与极板C的流场区接触。

工作时，第一反应气体从极板A的入口A1进入极板A的流场区、与膜电极组件B接触；第二反应气体从极板C的入口C1进入极板C的流场区、与膜电极组件B接触。两种反应气体通过膜电极组件B催化、发生电化学反应。由于反应气体的供应量大于实际的消耗量，所以，进入流场区的反应气体中，部分反应气体参与反应、产生电流、生成液态水，另有部分反应气体未参与反应、需要排出。具体地，未参与反应的第一反应气体会从极板A的出口A2流出，而未参与反应的第二反应气体会从极板C的出口C2流出。液态水会通过极板A和极板C的出口排出。

需要解释的是，对燃料电池而言，反应气体包括燃料气体和氧化剂气体。其中，燃料气体从燃料电池的阳极端进入，氧化剂气体从燃料电池的阴极端进入；随后，燃料气体在阳极端放出电子，电子经外电路传导到阴极与氧化剂气体结合生成离子；离子在电场作用下，通过电解质迁移到阳极端，与燃料气体反应，构成回路，产生电流。

因此，第一反应气体和第二反应气体中的一者为燃料气体，如氢气；另一者为氧化剂气体，如氧气。容易理解的，由于氧气是空气的主要成分，为节约成本，氧化剂气体也可以采用空气。

继续参照图2，图示了另外一种电池单元的结构。图2所示的实施例中，电池单元包括极板E、膜电极组件F、燃料电池封装板200和极板G。构成电池单元时，膜电极组件F设于燃料电池封装板200中；燃料电池封装板200的一面连接极板E，并使得极板E的流场区接触膜电极组件F；燃料电池封装板200的另一面连接极板G，并使得极板G的流场区接触膜电极组件F。

设置燃料电池封装板200，一方面，能够稳定连接膜电极组件F与极板（包括极板E和极板G），还能够稳定连接极板E和极板G；另一方面，能够限定膜电极组件F的位置，避免膜电极组件F位移，确保膜电极组件F保持与极板流场区的有效接触。另外，封装板200还能够作为密封元件，避免反应气体或者液态水泄漏，保证燃料电池的高效运行和使用安全。

需要注意的是，通过上文可知，反应气体需要通过极板的入口进入流场区，随后，部分反应气体在流场区接触膜电极组件、发生反应，另外部分反应气体穿过流场区、从极板出口流出。因此，通过燃料电池封装板200连接极板与膜电极组件时，需要在封装板200上设置出、入孔，以便于反应气体的进入和流出，还需要在封装板200上设置流通槽，以便于引导反应气体进入极板的流场区。

为此，燃料电池封装板200上开设有：安装孔201，用于设置膜电极组件；入孔，沿第一方向、设于安装孔201的一侧；出孔，沿第一方向、设于安装孔201的另一侧；安装孔201、入孔和出孔沿厚度方向贯穿燃料电池封装板200；燃料电池封装板200的表面还设置有分配槽，入孔和出孔设于分配槽中。

其中，封装板200上的入孔对应极板上的入口设置，封装板200上的出孔对应极板上的出口设置。

具体可参照图3至图5，图3展示了一种极板100的结构。极板100上开设有第一入口131、第一出口132、第二入口一141、第二入口二142和第二出口143，极板100表面还设置有流场区120。该极板100用于引导第一反应气体接触膜电极组件时，第一反应气体从第一入口131进入流场区120，并能够从第一出口132排出；该极板100用于引导第二反应气体接触膜电极组件时，第二反应气体从第二入口二142进入流场区120，并能够从第二出口143排出。为确保反应气体流经流场区120后排出，作用于同一种反应气体的、配套使用的进、出口（如第一入口131和第一出口132，第二入口二142和第二出口143），其中一者沿流场区120的延伸方向设置在流场区120的一侧，其中另一者沿流场区120的延伸方向设置在流场区120的另一侧。

图4和图5展示了两种燃料电池封装板200的结构。这两种燃料电池封装板200均能够与图3所示的极板100相连，构成电池单元。为匹配极板100，封装板200上对应设置有第一反应气体的出、入孔，第二反应气体的出、入孔。除此之外，还对应设置有冷却剂的出、入孔。具体在下文详述。

构建电池单元时，燃料电池封装板200与极板相互接触、实现连接。连接后，封装板200上的入孔与极板上的入口一一对应并连通，封装板200上的出孔与极板上的出口一一对应并连通。如此，反应气体从极板入口进入时，能够继续进入封装板200的入孔；由于入孔设置在分配槽中，反应气体能够继续进入分配槽。

进一步地，燃料电池封装板200与极板连接时，至少部分极板上的流场区与分配槽相对，能够伸入分配槽中，或者，处于分配槽上。由此，分配槽中的反应气体能够继续进入流场区。

更进一步地，燃料电池封装板200与极板连接时，极板的流场区穿过安装孔201所在的位置、并自入孔朝向出孔延伸。由此，反应气体能够沿着流场区中的流通通道，流经安装孔201所在的位置、与膜电极组件接触；部分反应气体在膜电极组件上发生反应、生成液态水，液态水随未参与反应另一部分反应气体继续沿着流通通道、向出孔流动，最终从极板的出口流出。、

需要注意的是，极板和封装板200上设置有不止一组进、出口。上文中提到，封装板200上开设有沿第一方向、设于安装孔201一侧的入孔，以及沿第一方向、设于安装孔201另一侧的出孔；此时，入孔和出孔指配套的一组进、出孔，并不是指全部的入孔和全部的出孔。联系下文即可理解。

燃料电池封装板200包括第一面210；分配槽包括第一分配槽211，第一分配槽211设于第一面210上；入孔包括第一入孔202，第一入孔202沿第一方向、设于安装孔201的第一侧；出孔包括第一出孔203，第一出孔203沿第一方向、设于安装孔201的第二侧；安装孔201、第一入孔202和第一出孔203设于第一分配槽211中。

此时，第一面210用于连接一个极板，反应气体从极板的入口进入，通过第一入孔202进入第一分配槽211，再通过第一分配槽211进入极板的流场区；流场区中设置有朝向安装孔201和第一出孔203延伸的流通通道，反应气体进入流通通道后，向安装孔201流动；部分反应气体接触膜电极组件、发生反应，另有部分反应气体进入第一出孔203，再通过极板上的出口流出。

可选地，膜电极组件置入安装孔201后，膜电极组件沿第二方向的长度，正好等于该位置处第一分配槽211沿第二方向的长度。其中，第二方向水平垂直于第一方向。此时，膜电极组件将第一分配槽211分隔为两部分，其中一部分处于安装孔201的第一侧、第一入孔202设置在内，其中另一部分处于安装孔201的第二侧、第一出孔203设置在内。

可选地，膜电极组件置入安装孔201后，膜电极组件背离安装孔201的上表面不高于第一分配槽211的槽底面。

可选地，极板连接第一面210后，极板上的流场区处于第一分配槽211中。一些实施方式中，流场区包括多个凸脊，任意两个相邻的凸脊之间形成可供反应气体通过的流通通道；若使得凸脊与第一面210上不具有凹陷的部位接触，极板与封装板200之间会存在间隙。使得凸脊伸入第一分配槽211，并使得极板表面不具有凸脊的部位贴合第一面210不具有凹陷的部分，能够较好地实现极板与封装板200的密封连接。

可选地，凸脊伸入第一分配槽211后，与第一分配槽211的槽底面接触。此时，极板与封装板200连接后，凸脊抵靠第一分配槽211的槽底面，使得进入第一分配槽211的反应气体仅能够通过流场区向下游流动。

或者，可选地，凸脊伸入第一分配槽211后，与第一分配槽211的槽底面间隙设置，此时，进入第一分配槽211的反应气体既能够通过流场区向下游流动，还能够沿第一分配槽211向下游流动。

可选地，第一分配槽211中设置有沉槽212，用于放置膜电极组件；安装孔201设于沉槽212中。

容易理解的，相较于第一分配槽211，沉槽212在第一面210上的槽深更大。由于安装孔201设于沉槽212中，沉槽212的槽底面为环绕安装孔201设置的一圈支撑壁。将膜电极组件置入沉槽212中，支撑壁接触膜电极组件的边缘，能够避免膜电极组件在安装孔201中位移、或者直接从安装孔201中掉出，进而保证膜电极组件的位置稳定。由于沉槽212具有一定槽深，沉槽212的侧壁还能够卡住膜电极组件，从而限定膜电极组件在安装孔201中的位置，以便于膜电极组件准确接触流场区。

一具体实施例中，参照图6，膜电极组件包括组合部分1和阴极侧气体扩散层2。其中，组合部分1为不包括阴极侧气体扩散层的膜电极组件。组合部分1的一侧为阳极侧气体扩散层，与之相对的另一侧用于连接阴极侧气体扩散层2。

将组合部分1置入沉槽212中，并使得阳极侧气体扩散层处于第一面210上。此时，沉槽212的支撑壁能够接触组合部分1的背面边缘，从而支撑组合部分1，阴极侧气体扩散层2能够通过安装块201与组合部分1相连。

组合部分1置入沉槽212后，阳极侧气体扩散层处于第一分配槽211中，用于与极板的流场区接触。此时，该极板为阳极侧反应气体（也就是燃料气体）用极板，第一面210用于配合极板引导供燃料气体流通。

其他实施例中，第一面210也可以配合极板引导供氧化剂气体流通，只要使得阴极侧气体扩散层处于第一面210上即可，具体不再赘述。

可选地，第一分配槽211中设置有两组导流部214，其中一组导流部214设于第一入孔202和安装孔201之间，其中另一组导流部214设于第一出孔203和安装孔201之间。

导流部214用于引导反应气体均匀地向安装孔201、或者向第一出孔203流动。容易理解的，反应气体从第一入孔202进入第一分配槽211后，靠近第一入孔202的第一分配槽211处气体流量大，但其他位置很少甚至没有反应气体。因此，靠近大流量位置的流场区能够保证气体的流通量。但是，没有气体或者气体流量很小的位置，对应的流场区接收不到气体，也就使得部分膜电极组件未被有效利用，从而影响电池单元的发电功率。

设置导流部214后，反应气体从第一入孔202进入第一分配槽211，在第一分配槽211中流动时，气体接触入口组导流部214（设于第一入孔202和安装孔201之间的导流部214），受到入口组导流部214的阻碍，会沿导流部214的侧边进行分流，由此，入口组导流部214能够引导反应气体向外蔓延。未参与反应的气体通过流场区进入第一出孔203所在的第一分配槽211后，受到出口组导流部214（设于第一出孔203和安装孔201之间的导流部214）的引导，会逐渐向第一出孔203汇流，以便于高效排出未参与反应的气体。

可选地，任一组导流部214包括多个导流脊，任一导流脊自安装孔201朝向第一入孔202或者第一出孔203延伸设置，导流脊的延伸方向与第一方向相交。

进一步地，入口组导流部214的多个导流脊自第一入孔202朝向安装孔201呈放射状布置，以便于反应气体扩散。而出口组导流部214的多个导流脊自安装孔201朝向第一出孔203呈交汇状布置，以便于未参与反应的气体汇聚。

一具体实施方式中，参照图4，图4所示的实施例中，任一组导流部214包括三个导流脊，三个导流脊的延伸方向各不相同，但均自第一入孔202或者第一出孔203朝向安装孔201倾斜延伸。

可知，入口组导流部214的导流脊越多，反应气体被分流的支路就越多，以便于反应气体更均匀地进入燃料电池的反应区域（膜电极组件与极板流场区接触的位置），从而提升电池单元的发电能力。

可选地，出口组导流部214与入口组导流部214中心对称设置，以便于高效引导未参与反应的气体向第一出孔203汇流。

可选地，第一分配槽211中设置有两组支撑部215，其中一组支撑部215连接第一入孔202靠近安装孔201的一侧，其中另一组支撑部215连接第一出孔203靠近安装孔201的一侧。

支撑部215用于加固第一出孔203和第一入孔202，避免反应气体的进、出口易受到外部挤压而变形，从而避免反应气体进、出口的压降增大，保证电池单元的性能稳定。

可选地，任一组支撑部215包括多个支撑脊，多个支撑脊沿第二方向间隔设置，任一支撑脊沿第一方向延伸设置；第二方向垂直于第一方向。

一具体实施方式中，参照图4，图4所示的实施例中，任一组导流部214包括五个沿上下方向间隔设置的支撑脊，任一支撑脊沿左右方向延伸设置。其中，多个支撑脊等间距的排布，能够稳定地支撑第一入孔202的出口端和第一出孔203的入口端，避免因为燃料电池封装板200上设置有第一分配槽211，导致第一入孔202和第一出孔203附近的板壁较薄而导致结构易损。

另外，多个支撑脊间隔设置在第一入孔202的出口端，反应气体通过第一入孔202向第一分配槽211流通时，支撑脊能够对反应气体进行一次分流，以便于反应气体均匀地流出第一入孔202；进入第一分配槽211后，导流部214再对反应气体进行二次分流，以便于反应气体更均匀地流向整个极板的流场区及膜电极组件扩散。

可选地，第一面210上还设置有第一安装槽213，用于容置粘结剂或者焊料；第一安装槽213围绕第一分配槽211设置。

在第一安装槽213中放置粘结剂时，能够通过粘胶剂粘接极板与燃料电池封装板200。在第一安装槽213中放置焊料时，能够通过热熔或其他方式融化焊料，再通过焊料凝固实现极板与燃料电池的焊接。

设置第一安装槽213，能够避免粘结剂或者焊料等用于实现极板与燃料电池封装板200连接的组分外溢，保证结构稳定、使用安全。

为方便理解第一安装槽213的设计，图4所示的实施例中，第一安装槽213通过涂黑进行显示。可知，由于极板上设置有第一反应气体用进、出口，还设置有第二反应气体用进、出口，还设置有冷却剂用进、出口，而这些进出口四周均需要进行密封、避免气体或者液体泄漏，所以，第一安装槽213不仅具有围绕第一分配槽211设置的部分，还具有环绕其他进出口设置的部分。

以图4所示的第一面210为例进行说明，假设，图中第一入孔202、第一分配槽211和第一出孔203用于引导第一反应气体流通，第一入孔202、第一分配槽211和第一出孔203被包围在一圈第一安装槽213中，第一安装槽213不会妨碍第一反应气体的流通；但是，第二反应气体的入孔和出孔分别被另一圈第一安装槽213包围，冷却剂的入孔和出孔亦分别被另一圈第一安装槽213包围，此时，第二反应气体和冷却剂的出、入孔能够正常地供气体或者液体流通，但是这些气体或者液体不会通过第二反应气体和冷却剂的出、入孔向外扩散、亦不会流通到第一面210上，因此，第一安装槽213能够起到密封的作用。

燃料电池封装板200包括第二面220；入孔包括第二入孔二205，沿第一方向、设于安装孔201的第二侧；出孔包括第二出孔206，沿第一方向、设于安装孔201的第一侧。分配槽包括：第二分配槽一221，设于第二面220上、与安装孔201间隔设置，第二入孔二205设于第二分配槽一221中；第二分配槽二222，设于第二面220上、与安装孔201间隔设置，第二出孔206设于第二分配槽二222中。

需要解释的是，构建电池单元时，燃料电池封装板200的第一面210用于接触第一极板，实现第一反应气体和第二反应气体中一者的流通；而第二面220用于接触第二极板，实现第一反应气体和第二反应气体中另一者的流通。

一实施方式中，一个电池单元包括一个燃料电池封装板200，该燃料电池封装板200包括第一面210和第二面220，第一面210与第二面220互为正反面。此时，安装孔201、第一入孔202、第一出孔203、第二入孔二205和第二出孔206沿厚度方向、贯穿封装板200的两面。膜电极组件置入安装孔201后，其阳极侧气体扩散层处于第一面210和第二面220中的一者上，阴极侧气体扩散层处于第一面210和第二面220中的另一者上。燃料电池封装板200设于第一极板和第二极板之间，极板的流场区与膜电极组件接触。

该实施方式中，工作时，第一反应气体和第二反应气体中的一者通过第一入孔202进入，经过第一分配槽211，进入第一极板的流场区、与膜电极组件接触，未参与反应的气体再通过第一出孔203排出；同时，第一反应气体和第二反应气体中的另一者通过第二入孔二205进入，经过第二分配槽一221，进入第二极板的流场区、与膜电极组件接触，未参与反应的气体再进入第二分配槽二222，最后通过第二出孔206排出。

封装板200能够配合极板的流场区，引导燃料气体接触阳极侧气体扩散层，或者引导氧化剂气体接触阴极侧气体扩散层，并避免反应气体泄漏。

另一实施方式中，一个电池单元包括两个燃料电池封装板200，其中一个燃料电池封装板200上设置有第一面210，另一个燃料电池封装板200上设置有第二面220，两个燃料电池封装板200相连，使得第一面210和第二面220相背设置。构成电池单元时，两个燃料电池封装板200设于第一极板和第二极板之间，膜电极组件同时穿设于两个安装孔201中、并接触两个极板的流场区。

区别于上文所述的第一面210，第二面220上的分配槽具有独立设置的两部分，这是受到了膜电极组件的结构和极板上反应气体出、入口位置的限制。

一具体实施例中，膜电极组件包括组合部分1和阴极侧气体扩散层2；阳极侧气体扩散层用于接触燃料气体，阴极侧气体扩散层2用于接触氧化剂气体。具体可参照图6，组合部分1具有阳极侧气体扩散层的表面大于阴极侧气体扩散层2的表面。若安装孔201大于阴极侧气体扩散层2，氧化剂气体经过阴极侧气体扩散层2时，会穿过安装孔201、接触组合部分1，从而影响燃料电池的正常工作。

因此，安装孔201不大于阴极侧气体扩散层2。可选地，阴极侧气体扩散层2正好能够卡设于安装孔201中；此时，安装孔201既能够固定阴极侧气体扩散层2，避免阴极侧气体扩散层2位移、并保证阴极侧气体扩散层2准确与极板的流场区和氧化剂气体接触，又能够避免氧化剂气体通过安装孔201的孔隙接触组合部分1，保证使用安全、稳定。

同理，由于组合部分1的表面较大，为方便置入组合部分1，并避免组合部分突出在外妨碍封装板200密封极板，第一面210上设置有沉槽212。沉槽212既不会扩大第二面210上安装孔201的孔径，又能够为表面较大的组合部分1提供较好的容置空间。组合部分1置入沉槽212后，阳极侧气体扩散层处于第一面210上，而背离阳极侧气体扩散层的、用于连接阴极侧气体扩散层2的另一侧暴露于安装孔201中。阴极侧气体扩散层2从第二面220置入安装孔201时，能够与组合部分1相连。

进一步地，当第一面210设置有第一分配槽211和沉槽212时，沉槽212的支撑壁非常薄；由于安装孔201处于沉槽212中，第二面220上，安装孔201四周的板壁非常薄，如果要在第二面220上设置与第一分配槽211相似的、连通第二入孔二205、安装孔201和第二出孔206的新分配槽，会使得安装孔201四周的板壁更薄，进而使得安装孔201结构不稳定。为此，设置与安装孔201间隔的第二分配槽一221和第二分配槽二222，能够稳固安装孔201的两侧，保证安装孔201位置稳定、不易变形。

第二面200与极板相连时，极板上的流场区连通第二分配槽一221、安装孔201和第二分配槽二222。反应气体从第二入孔二205进入第二分配槽一221后，受到第二分配槽一221与安装孔201之间间隔的阻拦，只能向上流动、进入极板的流场区中，通过流通通道的引导，到达安装孔201处，与设置在安装孔201中的膜电极组件接触；部分反应气体发生反应，另有部分反应气体沿流通通道、进入第二分配槽二222，最后，通过第二出孔206排出。

可选地，第二分配槽一221和/或第二分配槽二222靠近安装孔201的一端为入口端，入口端沿第二方向具有第一端部221a/222a和第二端部221b/222b；安装孔201沿第二方向具有第三侧部201c和第四侧部201d；第一端部221a朝向第三侧部201c延伸设置，第二端部221b朝向第四侧部201d延伸设置；第二方向垂直于第一方向。

具体可参照图5，图示实施例中，第一方向为左右方向，第二方向为上下方向。安装孔201沿第一方向具有第一侧部201a和第二侧部201b，图示实施例中，第一侧部201a为安装孔201的右侧，第二侧部201b为安装孔201的左侧，第三侧部201c为安装孔201的上侧，第四侧部201d为安装孔201的下侧。以第二分配槽一221为例进行说明。此时，第二分配槽一221的第一端部221a朝向安装孔201的第一侧部201a和第三侧部201c构成的一角延伸，而第二端部221b朝向安装孔201的第一侧部201a和第四侧部201d构成的一角延伸。因此，第二分配槽一221靠近安装孔201的一端在第二方向上的长度和位置，与安装孔201的第一侧部201a在第二方向上的长度和位置接近。反应气体进入第二入孔二205后，会沿第二分配槽一221扩散，由于第二分配槽一221朝向第一侧部201a延伸设置，能够引导反应气体沿第二方向蔓延，以便于反应气体均匀地进入极板流场区、并通过流通通道均匀地接触膜电极组件。

同理，第二分配槽二222靠近安装孔201的一端在第二方向上的长度和位置，与安装孔201的第二侧部201b在第二方向上的长度和位置接近，能够更好地实现反应气体的排出。

可选地，第二分配槽一221和/或第二分配槽二222中设置有作用部226，用于引导反应气体从第二分配槽一221向安装孔201流通，或者，用于引导反应气体从第二分配槽二222向第二出孔206流通。

其中，作用部226的设置目的与上文所述的导流部214类似，能够通过对进入的反应气体进行分流，引导气体沿第二方向流通，确保膜电极组件被有效利用，从而提高电池单元的发电功率。

具体地，作用部226包括多个作用脊，任一作用脊包括：第一脊段226a，自安装孔201朝向第二入孔二205或者第二出孔206延伸设置，第一脊段226a的延伸方向与第一方向相交；第二脊段226b，连接第二入孔二205靠近安装孔201的一侧，或者，连接第二出孔206靠近安装孔201的一侧，第二脊段226b沿第一方向延伸设置。

此时，第一脊段226a与上文所述的导流脊类似，而第二脊段226b与上文所述的支撑脊类似。

一具体实施例中，参照图5，以第二分配槽一221中的作用部226为例进行说明。其中，任一第二脊段226b的一端连接第二入孔二205的出口端，另一端沿左右方向延伸、并与第一脊段226a相连。第一脊段226a的自由端自上而下，朝向安装孔201倾斜。此时，第二脊段226b既能够进行一次分流，又能够支撑第二入孔二205的出口端，提高出、入孔结构的刚性。而第一脊段226a既能够进行二次分流，又能够引导反应气体沿第二方向均匀流动。

同理，在第二分配槽二222中，第一脊段226a能够进行汇流，引导第二方向各个位置流入的反应气体向第二出孔206流动，而第二脊段226b能够支撑第二出孔206，保证第二出孔206结构稳定，还能够二次引导反应气体、使得反应气体快速进入第二出孔206。

可选地，一组作用部226中，各第一脊段226a的延伸方向各不相同，以便于高效地引导反应气体沿第二方向流动。

可选地，燃料电池封装板200上开设有两个第二入孔二205，两个第二入孔二205沿第二方向间隔设置，两个第二入孔二205通过第一流通槽223a连通；

和/或，燃料电池封装板200上开设有两个第二出孔206，两个第二出孔206沿第二方向间隔设置，两个第二出孔206通过第二流通槽223b连通；第二方向垂直于第一方向。

增加反应气体入口的数量，一方面，能够增加反应气体的流通量，另一方面，使得两个或者多个反应气体入口沿第二方向间隔设置，有利于保证反应气体在第二方向上均匀流通。

对应地，增加反应气体出口的数量，有利于确保未参与反应的反应气体高效排出。

一具体实施例中，第一面210上设置有一个第一入孔202和一个第一出孔203，而第二面220上设置有两个第二入孔二205和两个第二出孔206。由于燃料电池反应过程中，氧化剂气体的供应量大于燃料气体的供应量，所以，第一入孔202和第一出孔203配合，用于实现燃料气体的流通，而第二入孔二205和第二出孔206配合，用于实现氧化剂气体的流通。使得氧化剂气体的进、出口多于燃料气体的进、出口，有利于保证气体的稳定流通，提高设备的使用安全。

另外，第一流通槽223a能够保证反应气均衡地进入两个第二入孔二205，从而保证反应气体能够更好地进行电化学反应，提升电池单元的发电性能。第二流通槽223b能够将反应产生的液态水和未参与反应的气体快速排出，保证电池单元工作的稳定可靠，并避免液态水滞留在第二出孔206附近，出现“水淹”现象影响电池性能。

可选地，第二面220上还设置有：第一凸起脊224，沿第一方向延伸设置，并设于第三侧部201c背离第四侧部201d的外侧；第二凸起脊225，沿第一方向延伸设置，并设于第四侧部201d背离第三侧部201c的外侧。

第一凸起脊224和第二凸起脊225能够加固安装孔201第二方向上的两侧，从而提高安装孔201的刚性。同时，第一凸起脊224和第二凸起脊225还能够支撑配合极板，防止层叠电池单元、组装电堆的过程中极板受压变形，损坏电池单元的结构，并影响到电堆的性能。

第二面220上还设置有第二安装槽227，用于容置粘结剂或者焊料；第二安装槽227环绕成圈,将第二面220分为工作区和安装区，安装孔201、第二入孔二205和第二出孔206设于工作区中，安装区用于连接极板。

为方便理解第二安装槽227的设计，图5所示的实施例中，第二安装槽227通过涂黑进行显示。第二面210上，第二入孔二205、安装孔201和第二出孔206被包围在一圈第二安装槽227中，而其他出孔和入孔分别被另一圈第二安装槽227包围。

可选地，燃料电池封装板200上还开设有第二入口一204，设于安装孔201的第三侧。

其中，第三侧可以是区别于第一侧和第二侧的位置，例如，图4所示的实施例中，第一方向为左右方向，第一侧指安装孔201的右侧，第二侧指安装孔201的左侧，而第三侧可以是流场区120的上侧，也可以是流场区120的下侧。

或者，第三侧也可以是第一侧或者第二侧。继续采用图4所示的方位进行描述。此时，第三侧可以是安装孔201的左侧，也可以是安装孔201的右侧。第二入口一204可以与其他出入口沿上下方向并排设置，也可以设置在其他出入口的左侧或者右侧。

可选地，参照图4或者图5，封装板200上设有至少两个第二入口一204，至少两个第二入口一204沿第一方向并排设置。通过增加第二入口一204的数量，一方面，能够增加反应气体的流量，以满足燃料电池反应的气体供应需要；另一方面，能够引导反应气体流经封装板200的各个位置，从而充分利用封装板200。

进一步地，第一出孔203和/或第二出孔206通过管路连通第二入口一204；经由第一出孔203或者第二出孔206排出的水通过管路作用于第二入口一204中的反应气体。水能够加湿反应气体，从而实现对电堆内部的增湿。

可选地，燃料电池封装板200上还开设有第三入口207和第三出口208；第三入口207和第三出口208中的一者设于安装孔201的第一侧，第三入口207和第三出口208中的另一者设于安装孔201的第二侧。冷却剂能够通过第三入口207进入流场区120、并能够通过第三出口208排出。

其中，冷却剂可以采用冷却液体，也可以采用冷却气体。例如，冷却剂可以选用去离子水或者乙二醇溶液。

可知，如果冷却剂与反应气体同时通过极板的流场区与膜电极接触，冷却剂会影响反应气体的流速和流量，亦会干涉燃料电池的正常反应。因此，燃料电池工作时，反应气体自封装板200和极板之间流通、并接触膜电极；而冷却剂不会进入封装板200，冷却剂通过第三入口207后，进入极板上的冷却剂入口，并进入极板不接触反应气体的另一面，在极板的另一面上流通、并带走热量，随后，冷却剂进入极板上的冷却剂出口，最终通过第三出口208排出。

可选地，燃料电池封装板200上设置有巡检部230。

其中，巡检部230可与封装板200一体成型。此时，巡检部230即封装板200的一部分。参照图4或者图5，图示实施例中，巡检部230为封装板200一侧向外凸起的部分。

极板上设置有电压巡检区，组装成电池单元后，封装板200上的巡检部230与极板上的电压巡检区相对并贴合。反应气体流通、产生电流时，电流会在极板上流动，产生电压。电压巡检区与外部的检测设备相连，能够检测极板上的电压，进而确认燃料电池的反应情况。巡检部230能够隔开电池单元中两个极板的电压巡检区，从而避免短路。

可选地，燃料电池封装板200上开设有定位孔240。

极板上亦设置有定位孔，组装成电池单元后，极板上的定位孔与封装板200上的定位孔240相对并连通。通过对准二者的定位孔，能够校准极板与封装板200的相对位置，从而确保电池单元的结构准确，并保证电堆的一致性、提高燃料电池制备的良品率。

为实现燃料电池封装板200与极板的连接，一实施方式中，燃料电池封装板200通过粘结剂与极板粘连。

一具体实施例中，膜电极组件包括组合部分1和阴极侧气体扩散层2。组合部分1的阳极侧气体扩散层设置在第一面210上，阴极侧气体扩散层2设置在第二面220上。

首先，将制备好的组合部分1放置在封装板200第一面210的沉槽212中；然后，通过点胶设备对第一安装槽213进行填胶，第一安装槽213中注有密封胶水后，使得第一面210贴合极板；经过一段时间的压制固化后，第一面210与极板胶粘在一起。接着，将阴极侧气体扩散层2置入第二面220的安装孔201中并使得阴极侧气体扩散层2与组合部分1相连；最后，通过点胶设备对第二安装槽227进行填胶，第二安装槽227中注有密封胶水后，使得第二面220贴合另一个极板；经过一段时间的压制固化后，第二面220与另一个极板胶粘在一起。由此构成一个电池单元。

另一实施方式中，燃料电池封装板200通过焊接与极板相连。

一具体实施例中，首先，将制备好的组合部分1放置在封装板200第一面210的沉槽212中；然后，将焊料置入第一安装槽213，使得第一面210贴合极板，融化焊料，利用焊料粘结第一面210和极板；焊料凝固后，第一面210与极板连接在一起。接着，将阴极侧气体扩散层2置入第二面220的安装孔201中并使得阴极侧气体扩散层2与组合部分1相连；最后，将焊料置入第二安装槽227，使得第二面220贴合另一个极板；融化焊料，利用焊料粘结第二面220和另一个极板；焊料凝固后，第二面220与另一个极板连接在一起。由此构成一个电池单元。

采用上述两种方式实现封装板200与极板的连接，不仅不会损坏膜电极组件，还能够高效密封电池单元，提高电池单元的稳定性和功能性。

可选地，燃料电池封装板200通过粘结剂与膜电极组件相连。

一具体实施例中，可以先在沉槽212的支撑壁和/或组合部分1背面的边缘上涂覆胶水，再将组合部分1置入沉槽212中，从而实现组合部分1与第一面210的连接。设置阴极侧气体扩散层2时，在组合部分1的另一侧或者阴极侧气体扩散层2背面涂覆胶水，再将阴极侧气体扩散层2置入第二面220的安装孔201中并使得阴极侧气体扩散层2与组合部分1相连。

可选地，燃料电池封装板200采用非金属绝缘材料制备而成。

具体地，封装板200可以采用PPS（聚苯硫醚）、硅树脂、氟树脂等非金属绝缘材料构成。该材料下，封装板200的设置既不会干涉燃料电池的反应，还能够很好地通过自身具有一定柔性的特性保证对出、入口的密封，还能够在电堆组装过程中提高电池单元的柔性，避免极板和膜电阻组件被压裂。

本申请还提供了一种一体式双面燃料电池封装件，包括上述燃料电池封装板200，燃料电池封装板200包括第一面210和第二面220，第一面210与第二面220互为正反面。

第一面210和第二面220的构参照上文。通过设置第一面210和第二面220互为封装板200的正反面，提高了封装板200的实用性。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种燃料电池封装板（200），用于连接极板和膜电极组件，其特征在于，所述燃料电池封装板（200）上开设有：

安装孔（201），用于设置所述膜电极组件；

入孔，沿第一方向、设于所述安装孔（201）的一侧；

出孔，沿所述第一方向、设于所述安装孔（201）的另一侧；

所述安装孔（201）、所述入孔和所述出孔贯穿所述燃料电池封装板（200）；

所述燃料电池封装板（200）的表面还设置有分配槽，所述入孔和所述出孔设于所述分配槽中。

2.根据权利要求1所述的燃料电池封装板（200），其特征在于，所述燃料电池封装板（200）包括第一面（210）；

所述分配槽包括第一分配槽（211），所述第一分配槽（211）设于所述第一面（210）上；

所述入孔包括第一入孔（202），所述第一入孔（202）沿所述第一方向、设于所述安装孔（201）的第一侧；

所述出孔包括第一出孔（203），所述第一出孔（203）沿所述第一方向、设于所述安装孔（201）的第二侧；

所述安装孔（201）、所述第一入孔（202）和所述第一出孔（203）设于所述第一分配槽（211）中。

3.根据权利要求2所述的燃料电池封装板（200），其特征在于，所述第一分配槽（211）中设置有沉槽（212），用于放置所述膜电极组件；

所述安装孔（201）设于所述沉槽（212）中。

4.根据权利要求2所述的燃料电池封装板（200），其特征在于，所述第一分配槽（211）中设置有两组导流部（214），其中一组所述导流部（214）设于所述第一入孔（202）和所述安装孔（201）之间，其中另一组导流部（214）设于所述第一出孔（203）和所述安装孔（201）之间。

5.根据权利要求2所述的燃料电池封装板（200），其特征在于，所述第一分配槽（211）中设置有两组支撑部（215），其中一组所述支撑部（215）连接所述第一入孔（202）靠近所述安装孔（201）的一侧，其中另一组所述支撑部（215）连接所述第一出孔（203）靠近所述安装孔（201）的一侧。

6.根据权利要求2所述的燃料电池封装板（200），其特征在于，所述第一面（210）上还设置有第一安装槽（213），用于容置粘结剂或者焊料；

所述第一安装槽（213）围绕所述第一分配槽（211）设置。

7.根据权利要求1所述的燃料电池封装板（200），其特征在于，所述燃料电池封装板（200）包括第二面（220）；

所述入孔包括第二入孔二（205），沿所述第一方向、设于所述安装孔（201）的第二侧；

所述出孔包括第二出孔（206），沿所述第一方向、设于所述安装孔（201）的第一侧；

所述分配槽包括：

第二分配槽一（221），设于所述第二面（220）上、并与所述安装孔（201）间隔设置，所述第二入孔二（205）设于所述第二分配槽一（221）中；

第二分配槽二（222），设于所述第二面（220）上、并与所述安装孔（201）间隔设置，所述第二出孔（206）设于所述第二分配槽二（222）中。

8.根据权利要求7所述燃料电池封装板（200），其特征在于，所述第二分配槽一（221）和/或所述第二分配槽二（222）中设置有作用部（226），用于引导反应气体从所述第二分配槽一（221）向所述安装孔（201）流动，或者，用于引导反应气体从所述第二分配槽二（222）向所述第二出孔（206）流动。

9.根据权利要求7所述燃料电池封装板（200），其特征在于，所述燃料电池封装板（200）上开设有两个所述第二入孔二（205），两个所述第二入孔二（205）沿第二方向间隔设置，两个所述第二入孔二（205）通过第一流通槽（223a）连通；

和/或，所述燃料电池封装板（200）上开设有两个所述第二出孔（206），两个所述第二出孔（206）沿第二方向间隔设置，两个所述第二出孔（206）通过第二流通槽（223b）连通；

所述第二方向垂直于所述第一方向。

10.根据权利要求7所述的燃料电池封装板（200），其特征在于，所述第二面（220）上还设置有第二安装槽（227），用于容置粘结剂或者焊料；

所述第二安装槽（227）环绕成圈,将所述第二面（220）分为工作区和安装区，所述安装孔（201）、所述第二入孔二（205）和所述第二出孔（206）设于所述工作区中，所述安装区用于连接所述极板。

11.根据权利要求7所述的燃料电池封装板（200），其特征在于，所述燃料电池封装板（200）上还开设有第二入口一（204），设于所述安装孔（201）的第三侧；

和/或，所述燃料电池封装板（200）上还开设有第三入口（207）和第三出口（208），所述第三入口（207）和所述第三出口（208）中的一者设于所述安装孔（201）的第一侧，所述第三入口（207）和所述第三出口（208）中的另一者设于所述安装孔（201）的第二侧；

和/或，所述燃料电池封装板（200）上设置有巡检部（230）；

和/或，所述燃料电池封装板（200）上开设有定位孔（240）；

和/或，所述燃料电池封装板（200）采用非金属绝缘材料制备而成。

12.根据权利要求1-11任一项所述的燃料电池封装板（200），其特征在于，所述燃料电池封装板（200）通过粘结剂与所述极板和/或所述膜电极组件相连；

或者，所述燃料电池封装板（200）通过焊接与所述极板相连。

13.一种一体式双面燃料电池封装件，其特征在于，包括权利要求1-12任一项所述的燃料电池封装板（200），所述燃料电池封装板（200）包括第一面（210）和第二面（220），所述第一面（210）与所述第二面（220）互为正反面。

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