CN116936853A - 一体化注胶密封燃料电池单电池结构、注胶模具、制造工艺及电池堆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种一体化注胶密封燃料电池单电池结构、注胶模具、制造工艺及电池堆，所述一体化注胶密封燃料电池单电池结构包括：沿着同一方向依次堆叠形成单电池框架结构的阳极板、膜电极和阴极板，单电池框架结构上开设有多个注胶孔，通过注胶孔注入密封胶形成密封结构，通过密封结构将单电池框架结构密封连接形成一体化注胶密封燃料电池单电池结构。本申请通过一次注胶一体化密封连接形成单电池结构，有效提高了单电池的密封性能、生产效率，简化了单电池装配工序、降低了单电池的生产成本，能够满足单电池批量生产需求的有益效果；并且一体成型的密封结构降低了密封面积占极板面积的比值，从而具有增大单电池有效反应区面积占比的有益效果。

Description

一体化注胶密封燃料电池单电池结构、注胶模具、制造工艺及 电池堆

技术领域

本发明涉及车用燃料电池技术领域，具体涉及一种一体化注胶密封燃料电池单电池结构、注胶模具、制造工艺及电池堆。

背景技术

燃料电池是将燃料与氧化剂中的化学能通过电化学反应直接转换成电能的发电装置。氢燃料电池包括阳极板、阴极板、膜电极等零部件以及通过密封元件为氢气、氧气、冷却剂提供特定区域进行电化学反应实现发电功能。车用燃料电池通常需要上百个电池串联以提供足够的电压。传统的燃料电池堆通过双极板总成和膜电极总成交替堆叠压装而成。

目前，双极板总成由阴极板、阳极板通过激光焊接组装而成。但在焊接过程中，阴、阳极板容易出现焊穿、烧蚀、焊渣飞溅、虚焊、气孔等缺陷而导致产品报废，同时，对阴、阳极板的涂层造成不可避免的损伤而影响产品质量。并且焊接后的双极板可能会出现翘曲、贴合不良或错位等缺陷影响密封性能。传统的密封方式主要采用双极板与膜电极挤压密封元件形成接触密封，包括以下两种方式：双极板粘接成型密封圈及双极板点胶密封，双极板粘接成型密封圈，因成型的密封圈材质较软，在粘接过程中很难定位，密封圈厚度很薄，涂胶的厚度不一、松紧程度均会导致密封失效，并且该双极板粘接成型密封圈工艺生产效率低。双极板点胶密封主要通过点胶机将密封材料接合在双极板上，为了保证点胶密封圈厚度均匀性，需要对密封圈的起胶点、收胶点、接头处的工艺参数进行充分的实验验证，并且需要定制工装夹具对双极板进行定位，此外，点胶完成后需要较长的固化时间，严重影响生产效率。

针对上述技术问题，现有的解决方案如下：现有技术一通过将阳极板、阴极板及膜电极通过粘接方式组成一个独立的单电池总成，虽然避免了双极板因激光焊接造成焊接缺陷及涂层损坏问题，同时避免阴、阳极流场受到污染，以及提高电堆装配效率。但是该方案熔融粘结部需要加热涂胶后再冷却固化，且阳极板与膜电极之间、阴极板与膜电极之间、阴极板上水腔密封圈均需要进行加热后冷却，单电池结构需要经过三次加热冷却循环，由于加热温度较高，并且多次加热容易对膜电极反应区造成损伤，以及造成单电池总成翘曲问题。此外，现有技术一提出的单电池技术方案采用的粘接存在工序繁琐、固化时间较长，以及生产效率低的问题。现有技术二通过一体化注胶形成密封圈的单电池结构，该方案虽然解决了点胶或粘接工艺工序繁琐的问题，提高了单电池的生产效率。但是该方案采用了外层密封与公用管道孤岛密封方案，导致容易在阴、阳极腔内形成吹扫盲区，从而导致反应生成的水不易排出；在环境温度低于0度时，结冰后存在堵塞流道或体积膨胀造成密封失效，其次，该方案的密封面积占比较大，导致燃料电池的体积比功率密度较低；此外，现有技术二的方案中水腔密封采用接触压缩密封，由于水腔密封的两侧接触密面均为弹性元件，很容易因装配或加工误差导致密封失效。

因此，需要提供一种一体化注胶密封的燃料电池单电池结构，以兼顾燃料电池单电池密封性能、生产装配效率，以及降低生产成本的同时，满足批量生产的需求，从而解决上述问题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种一体化注胶密封燃料电池单电池结构，以解决现有技术中燃料电池单电池结构密封元件的密封性能低、生产装配效率低，生产成本高且无法满足批量生产需求的问题；目的之二在于提供一种注胶模具；目的之三在于提供一种一体化注胶密封燃料电池单电池结构制造工艺；目的之四在于提供一种一体化注胶密封燃料电池单电池结构电池堆。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种一体化注胶密封燃料电池单电池结构，包括：阳极板、膜电极和阴极板，所述阳极板、所述膜电极及所述阴极板沿着同一方向依次堆叠形成单电池框架结构；

所述单电池框架结构上开设有多个注胶孔，所述单电池框架结构通过所述注胶孔注入密封胶形成密封结构，所述密封结构用于将所述单电池框架结构密封连接形成所述一体化注胶密封燃料电池单电池结构。

根据上述技术手段，通过向单电池框架结构上设置的注胶孔注入密封胶形成密封结构，同时将单电池框架结构密封连接形成一体式燃料电池单电池结构，本申请通过一次注胶将阳极板、膜电极和阴极板密封连接，从而具有确保单电池结构密封性能的同时避免影响单电池结构的反应效率的有益效果；本申请提出的一体化注胶密封燃料电池单电池结构有效提高了单电池密封性能、单电池生产效率，简化了单电池装配工序、降低燃料电池单电池生产成本，从而具有能够满足单电池批量生产需求的有益效果；并且一体成型的密封结构有效地减少了密封面积占极板面积的比值，从而增大了单电池的有效反应区面积占比，进而提高了燃料电池体积比功率密度。

可选地，所述密封结构包括一体注胶成型的阳极密封圈、阴极密封圈、水腔密封圈和密封连接柱，所述阳极密封圈密封连接于阳极板与膜电极之间，所述阴极密封圈密封连接于阴极板和膜电极之间，所述水腔密封圈连接在阴极板背离膜电极的一侧，所述注胶孔处形成密封连接柱，所述密封连接柱将所述阳极密封圈、所述阴极密封圈和所述水腔密封圈连接成一体。

根据上述技术手段，通过在单电池框架结构的注胶孔内一次注入密封胶形成阳极密封圈、阴极密封圈、水腔密封圈和密封连接柱，密封连接柱形成在单电池框架结构的注胶孔内，通过密封连接柱将阳极密封圈、阴极密封圈、水腔密封圈连接成一体。

可选地，所述阳极板上设有阳极板第一气体流道区，所述膜电极上对应所述阳极板第一气体流道区设有膜电极反应区，所述阴极板朝向所述膜电极的一侧对应所述膜电极反应区设有阴极板第二气体流道区，所述阴极板背离所述膜电极的一侧设有阴极板冷却水流道区，所述阳极板第一气体流道区与所述膜电极反应区形成所述单电池框架结构的第一反应腔，所述阴极板第二气体流道区与所述膜电极反应区形成所述单电池框架结构的第二反应腔；

所述单电池框架结构上开设有第一气体公共通道、冷却水公共通道和第二气体公共通道，所述膜电极围绕所述第一气体公共通道、所述第二气体公共通道分别设有膜电极第一气体通道凸台和膜电极第二气体通道凸台，所述膜电极第一气体通道凸台上设有第一气体涵道、所述膜电极第二气体通道凸台上设有第二气体涵道，所述第一反应腔通过所述第一气体涵道与所述第一气体公共通道连通，所述第二反应腔通过所述第二气体涵道与所述第二气体公共通道连通，所述阴极板冷却水流道区与所述冷却水公共通道连通。

根据上述技术手段，本申请通过一次注胶将阳极板、膜电极和阴极板密封连接，同时实现第一反应腔、第二反应腔及阴极板冷却水流道区的密封，避免出现氢气、空气或冷却水相互内漏的问题，通过在膜电极上设置的氢气通道凸台、空气通道凸台，使得在注入密封胶的过程中能够避免密封胶在膜电极上的第一气体公共通道处、膜电极上的第二气体公共通道处形成密封，避免堵塞第一气体涵道和第二气体涵道。

可选地，所述模电极还包括膜电极边框，所述膜电极边框上设有膜电极第一气体进主通道、膜电极冷却水进主通道、膜电极第二气体进主通道、膜电极第一气体出主通道、膜电极冷却水出主通道和膜电极第二气体出主通道，所述膜电极边框上还设有膜电极密封区，所述膜电极密封区上分布有多个膜电极注胶连接孔。

根据上述技术手段，通过膜电极边框上设置的膜电极注胶连接孔与单电池框架结构上设置的注胶孔连通，从而实现密封胶能够在膜电极沿厚度方向上的两侧形成密封圈，膜电极边框上设置的密封区用于与阳极板、阴极板配合形成阳极密封圈和阴极密封圈。

可选地，所述模电极沿厚度方向包括膜电极阳极侧和膜电极阴极侧；所述膜电极阳极侧包括膜电极第一气体进通道凸台和膜电极第一气体出通道凸台，所述膜电极第一气体进通道凸台沿所述膜电极第一气体进主通道的周向设置，所述膜电极第一气体出通道凸台沿所述膜电极第一气体出主通道的周向设置，所述膜电极第一气体进通道凸台靠近所述膜电极反应区的一端设有膜电极第一气体进涵道，所述膜电极第一气体出通道凸台靠近所述膜电极反应区的一端设有膜电极第一气体出涵道；所述膜电极阴极侧包括膜电极第二气体进通道凸台和膜电极第二气体出通道凸台，所述膜电极第二气体进通道凸台沿所述膜电极第二气体进主通道的周向设置，所述膜电极第二气体出通道凸台沿所述膜电极第二气体出主通道的周向设置，所述膜电极第二气体进通道凸台靠近所述膜电极反应区的一端设有膜电极第二气体进涵道，所述膜电极第二气体出通道凸台靠近所述膜电极反应区的一端设有膜电极第二气体出涵道。

根据上述技术手段，通过膜电极阳极侧上设置的膜电极第一气体进通道凸台和膜电极第一气体出通道凸台，能够有效避免在膜电极阳极侧密封区上形成阳极密封圈的过程中堵塞膜电极第一气体进主通道和膜电极第一气体出主通道，膜电极阳极侧通过膜电极第一气体进涵道和膜电极第一气体出涵道与第一反应腔连通；通过膜电极阴极侧上设置的膜电极第二气体进通道凸台和膜电极第二气体出通道凸台，能够有效避免在膜电极阴极侧密封区上形成阴极密封圈的过程中堵塞膜电极第二气体进主通道和膜电极第二气体出主通道，膜电极阴极侧通过膜电极第二气体进涵道和膜电极第二气体出涵道与第二反应腔连通。

可选地，所述阴极板还包括阴极板边框，所述阴极板边框上设有阴极板第一气体进主通道、阴极板冷却水进主通道、阴极板第二气体进主通道、阴极板第一气体出主通道、阴极板冷却水出主通道和阴极板第二气体出主通道，所述阴极板边框上对应所述膜电极密封区设有阴极板注胶密封槽，所述阴极板注胶密封槽内对应所述膜电极注胶连接孔开设有阴极板注胶连接孔。

根据上述技术手段，阴极板通过阴极板注胶连接孔与单电池框架结构上设置的注胶孔连通，使得密封胶能够通过顺利进入阴极板注胶密封槽，从而在阴极板注胶密封槽与膜电极阴极侧注胶密封区之间形成阴极密封圈。

可选地，所述阴极板边框上设有阴极板第一流道扩展区和阴极板第二流道扩展区，所述阴极板第一流道扩展区的一端与所述膜电极第二气体进涵道连通，另一端与所述阴极板第二气体流道区连通；所述阴极板第二流道扩展区的一端与所述膜电极第二气体出涵道连通，另一端与所述阴极板第二气体流道区连通；所述阴极板第二气体流道区与所述阴极板注胶密封槽之间还设有阴极板注胶溢胶槽。

根据上述技术手段，通过阴极板上设置的阴极板第一流道扩展区、阴极板第二流道扩展区分别与膜电极第二气体进涵道、膜电极第二气体出涵道连通，从而将膜电极第二气体进主通道与膜电极第二气体出主通道连通，同时通过阴极板第一流道扩展区、阴极板第二流道扩展区的设置能够有效提高第二反应腔的反应均匀性，从而提高燃料电池单电池结构阴极反应腔的反应效率；通过阴极板第二气体流道区与阴极板注胶密封槽之间设置的阴极板注胶溢胶槽避免注胶时溢胶对膜电极阴极侧反应区造成污染的隐患。

可选地，所述阳极板还包括阳极板边框，所述阳极板边框上设有阳极板第一气体进主通道、阳极板冷却水进主通道、阳极板第二气体进主通道、阳极板第一气体出主通道、阳极板冷却水出主通道和阳极板第二气体出主通道，所述阳极板边框上对应所述膜电极密封区设有阳极板注胶密封槽，所述阳极板注胶密封槽内设有多个阳极板注胶排气孔。

根据上述技术手段，通过阳极板上设置的阳极板注胶密封槽与膜电极阳极侧的膜电极密封区之间形成阳极密封圈，通过阳极板注胶密封槽内设置的阳极板注胶排气孔，在单电池框架结构内注入密封胶的过程中能够迅速排出单电池框架结构中的气体，从而平衡内部气压，避免密封胶在注胶孔内堵塞。

可选地，所述阳极板边框上设有阳极板第一流道扩展区和阳极板第二流道扩展区，所述阳极板第一流道扩展区的一端与所述膜电极第一气体进涵道连通，另一端与所述阳极板第一气体流道区连通，所述阳极板第二流道扩展区的一端与所述膜电极第一气体出涵道连通，另一端与所述阳极板第一气体流道区连通；所述阳极板第一气体流道区与所述阳极板注胶密封槽之间还设有阳极板注胶溢胶槽。

根据上述技术手段，通过阳极板上设置的阳极板第一流道扩展区、阳极板第二流道扩展区分别与膜电极第一气体进涵道、膜电极第一气体出涵道连通，从而将膜电极第一气体进主通道与膜电极第一气体出主通道连通，同时通过阳极板第一流道扩展区、阳极板第二流道扩展区的设置能够有效提高第一反应腔的反应均匀性，从而提高燃料电池单电池结构阳极反应腔的反应效率；通过阳极板第一气体流道区与阳极板注胶密封槽之间设置的阳极板注胶溢胶槽避免注胶时溢胶对膜电极阳极侧反应区造成污染的隐患。

可选地，所述阳极板和所述膜电极阳极侧通过所述阳极密封圈密封连接，所述阳极密封圈用于密封所述第一反应腔；所述阴极板和所述膜电极阴极侧通过所述阴极密封圈密封连接，所述阴极密封圈用于密封所述第二反应腔。

根据上述技术手段，通过阳极密封圈将第一反应腔密封，避免第一反应腔中的第一气体与第二气体或冷却水相互内漏，通过阴极密封圈将第二反应腔密封，避免第二反应腔中的第二气体与第一气体或冷却水相互内漏，同时通过阳极密封圈和阴极密封圈将阳极板、膜电极、阴极板密封连接形成一体式单电池结构。

一种注胶模具，应用于所述一体化注胶密封燃料电池单电池结构，所述注胶模具包括：注胶上模，沿厚度方向具有与所述注胶孔同轴设置的多个模具注胶通道，所述注胶上模的成型面上设有用于所述水腔密封圈注胶成型的水腔密封注胶槽，所述注胶上模的中部设有注胶上模冷却槽；注胶下模，沿厚度方向具有与所述模具注胶通道同轴设置的多个模具出胶通道，所述注胶下模的中部设有注胶下模冷却槽，所述注胶下模对应所述水腔密封注胶槽设有注胶下模封胶成型槽；其中，所述模具注胶通道与所述模具出胶通道配合形成所述注胶模具的注胶流道，所述水腔密封注胶槽与所述注胶下模封胶成型槽配合形成所述注胶模具的封胶成型区，所述注胶上模冷却槽与所述注胶下模冷却槽配合形成所述注胶模具的模具中空冷却区。

根据上述技术手段，通过注胶上模设置的水腔密封注胶槽，在向模具注胶流道内注入密封胶的过程中在阴极板背离膜电极的一侧与水腔注胶密封槽之间形成水腔密封圈，通过模具注胶下模上设置的模具出胶通道排出单电池框架结构内多余的密封胶；通过在注胶模具上设置的封胶成型区内形成一体化燃料电池单电池结构的密封结构，单电池结构的中部位于注胶模具的中空冷却区内，对封胶成型区内的密封结构进行加热固化的过程中能够有效隔绝单电池结构中部受到温度变化的影响，从而避免单电池结构中部的反应区因加热温度过高造成损坏，以及降低单电池结构发生翘曲的风险。

可选地，所述注胶上模对应所述阴极板注胶溢胶槽设有注胶上模封胶槽，所述注胶上模封胶槽与所述阴极板注胶溢胶槽形状匹配；所述注胶下模对应所述阳极板注胶溢胶槽设有注胶下模封胶槽，所述注胶下模封胶槽与所述阳极板注胶溢胶槽形状匹配；所述注胶上模封胶槽与所述注胶下模封胶槽配合形成所述注胶模具封胶区。

根据上述技术手段，阴极板注胶溢胶槽、阳极板注胶溢胶槽在注胶过程中位于注胶模具的注胶模具封胶区内，从而避免注胶模具注胶过程中在单电池结构内部发生溢胶问题。

一种一体化注胶密封燃料电池单电池结构制造工艺，利用注胶模具一体注胶成型所述一体化注胶密封单电池结构，所述工艺包括：

将所述阳极板、所述膜电极和所述阴极板依次叠设在所述注胶下模的成型面上；

将所述注胶上模与所述注胶下模合模；

采用真空泵通过所述模具出胶通道排空所述注胶模具内的空气；

采用低压注射工艺通过所述模具注胶通道向所述注胶模具内注入密封胶，在所述单电池结构内形成所述密封结构；

所述模具封胶成型区进行加热固化所述密封结构。

根据上述技术手段，本申请通过采用低压注射工艺能够将密封胶均匀地注入到单电池框架结构中，填充结构间的空隙，有效地实现密封；低压注射工艺可以提供较小的注射压力，避免注胶压力过大对电池结构造成损害；低压注射工艺能够减少或消除注射过程中产生的气泡，提高注胶密封的质量。采用本申请提出的一体化注胶密封燃料电池单电池结构制造工艺，能够在短时间内即可完成燃料电池单电池结构的生产，大大提高了生产效率，同时具备满足批量生产需求的有益效果。

一种一体化注胶密封燃料电池单电池结构电池堆，所述电池堆包括多个所述一体化注胶密封燃料电池单电池结构依次堆叠装配而成，所述单电池结构中的阳极板背离所述膜电极的一侧与相邻所述单电池结构中的阴极板背离所述膜电极的一侧配合形成冷却水腔，所述水腔密封圈用于密封所述冷却水腔。

本发明的有益效果：通过向单电池框架结构上设置的注胶孔注入密封胶形成密封结构，同时将单电池框架结构密封连接形成一体式燃料电池单电池结构，本申请通过一次注入密封胶同时将阳极板、膜电极和阴极板密封连接；本申请提出的一体化注胶密封燃料电池单电池结构有效提高了单电池密封性能、单电池生产效率，简化了单电池装配工序、降低燃料电池单电池生产成本，从而具有能够满足单电池批量生产需求的有益效果；并且一体成型的密封结构有效地减少了密封结构占极板面积的比值，从而增大了单电池结构的有效反应区域面积占比，进而提高了燃料电池体积比功率密度。

附图说明

图1本发明实施例单电池结构示意图；

图2为本发明实施例单电池结构的分解示意图；

图3为本发明实施例单电池框架结构的分解示意图；

图4为图2中膜电极阴极侧的结构示意图；

图5为图2中膜电极阳极侧的结构示意图；

图6为图2中阴极板的结构示意图；

图7为图2中阳极板的结构示意图；

图8为图2中阳极密封圈的结构示意图；

图9为图2中阴极密封圈的结构示意图；

图10为图2中水腔密封圈的结构示意图；

图11为本申请实施例示出的单电池结构截面示意图；

图12为单电池结构空气进、出涵道截面示意图；

图13为单电池结构氢气进、出涵道截面示意图；

图14为本申请实施例示出的注胶模具与单电池框架结构注胶过程截面示意图；

图15为本申请实施例示出的一体化注胶密封燃料电池单电池结构制造工艺流程图；

图16为本申请实施例示出的电池堆结构示意图。

零件标号说明

单电池框架结构1、第一反应腔101、第二反应腔102、第一气体公共通道103、冷却水公共通道104、第二气体公共通道105、注胶孔106；

阳极板2、阳极板第一气体流道区201、阳极板边框202、阳极板第一气体进主通道202a、阳极板冷却水进主通道202b、阳极板第二气体进主通道202c、阳极板第一气体出主通道202d、阳极板冷却水出主通道202e、阳极板第二气体出主通道202f、阳极板注胶密封槽203、阳极板注胶排气孔203a、阳极板第一流道扩展区204、阳极板第二流道扩展区205、阳极板注胶溢胶槽206；

膜电极3、膜电极反应区301、膜电极第一气体通道凸台302、膜电极第二气体通道凸台303、第一气体涵道304、第二气体涵道305、膜电极边框306、膜电极第一气体进主通道306a、膜电极冷却水进主通道306b、膜电极第二气体进主通道306c、膜电极第一气体出主通道306d、膜电极冷却水出主通道306e、膜电极第二气体出主通道306f、膜电极密封区306g、膜电极注胶连接孔306h、膜电极阳极侧307、膜电极第一气体进通道凸台307a、膜电极第一气体出通道凸台307b、膜电极第一气体进涵道307c、膜电极第一气体出涵道307d、膜电极阴极侧308、膜电极第二气体进通道凸台308a、膜电极第二气体出通道凸台308b、膜电极第二气体进涵道308c、膜电极第二气体出涵道308d；

阴极板4、阴极板第二气体流道区401、冷却水流道区402、阴极板边框403、阴极板第一气体进主通道403a、阴极板冷却水进主通道403b、阴极板第二气体进主通道403c、阴极板第一气体出主通道403d、阴极板冷却水出主通道403e、阴极板第二气体出主通道403f、阴极板注胶密封槽404、阴极板注胶连接孔404a、阴极板第一流道扩展区405、阴极板第二流道扩展区406、阴极板注胶溢胶槽407；

密封结构5、阳极密封圈501、阳极密封圈周圈密封501a、阳极密封圈氢进主通道密封501b、阳极密封圈冷却水进主通道密封501c、阳极密封圈空进主通道密封501d、阳极密封圈氢出主通道密封501e、阳极密封圈冷却水出主通道密封501f、阳极密封圈空出主通道密封501g、阴极密封圈502、阴极密封圈周圈密封502a、阴极密封圈氢进主通道密封502b、阴极密封圈冷却水进主通道密封502c、阴极密封圈空进主通道密封502d、阴极密封圈氢出主通道密封502e、阴极密封圈冷却水出主通道密封502f、阴极密封圈空出主通道密封502g、水腔密封圈503、水腔密封圈周圈密封503a、水腔密封圈氢进主通道密封503b、水腔密封圈冷却水进主通道密封503c、水腔密封圈空进主通道密封503d、水腔密封圈氢出主通道密封503e、水腔密封圈冷却水出主通道密封503f、水腔密封圈空出主通道密封503g、密封连接柱504；

注胶模具6、注胶上模601、模具注胶通道601a、水腔密封注胶槽601b、注胶上模冷却槽601c、注胶上模封胶槽601d、注胶下模602、模具出胶通道602a、注胶下模冷却槽602b、注胶下模封胶成型槽602c、注胶下模封胶槽602d、注胶流道603、封胶成型区604、模具中空冷却区605、注胶模具封胶区606；

单电池结构7；

电池堆8、冷却水腔801。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图16。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

在对本发明实施例进行详细叙述之前，先对本发明的应用环境进行描述。本发明的技术主要是应用于汽车车用燃料电池技术领域。本发明是用于解决现有技术中燃料电池单电池结构7密封元件的密封性能低、生产装配效率低，生产成本高且无法满足批量生产需求的问题。

请结合图1至图13所示，本申请提出了一种一体化注胶密封燃料电池单电池结构7，包括：

在本申请的一示例性实施例中，阳极板2、膜电极3和阴极板4，阳极板2、膜电极3及阴极板4沿着同一方向依次堆叠形成单电池框架结构1；单电池框架结构1上开设有多个注胶孔106，单电池框架结构1通过注胶孔106注入密封胶形成密封结构5，密封结构5用于将单电池框架结构1密封连接形成一体化注胶密封燃料电池单电池结构7。

在本实施例中，通过将阳极板2、膜电极3、阴极板4通过简单依次堆叠形成单电池框架结构1，通过向单电池框架结构1上设置的注胶孔106内注入密封胶，从而将阳极板2、膜电极3、阴极板4通过密封胶自身的粘连性能连接在一起，同时在单电池框架结构1内形成阳极密封圈501、阴极密封圈502和水腔密封圈503，并通过密封连接柱504将密封结构5连成一体，从而形成一体化注胶密封的燃料电池单电池结构7。本申请提出的一体化注胶密封燃料电池单电池结构7有效提高了单电池结构7的密封性能、单电池生产效率，简化了单电池装配工序、降低燃料电池单电池结构7的生产成本，从而具有能够满足单电池批量生产需求的有益效果；并且一体成型的密封结构5有效地减少了密封面积占极板面积的比值，从而增大了单电池的有效反应区面积占比，进而提高了燃料电池体积比功率密度。

在本申请的一示例性实施例中，密封结构5包括一体注胶成型的阳极密封圈501、阴极密封圈502、水腔密封圈503和密封连接柱504，阳极密封圈501密封连接于阳极板2与膜电极3之间，阴极密封圈502密封连接于阴极板4和膜电极3之间，水腔密封圈503连接在阴极板4背离膜电极3的一侧，注胶孔106处形成密封连接柱504，密封连接柱504将阳极密封圈501、阴极密封圈502和水腔密封圈503连接成一体。

在本实施例中，通过在单电池框架结构1的注胶孔106内一次注入密封胶形成阳极密封圈501、阴极密封圈502、水腔密封圈503和密封连接柱504，密封连接柱504形成在单电池框架结构1的注胶孔106内，通过密封连接柱504将阳极密封圈501、阴极密封圈502、水腔密封圈503连接成一体。

在本申请的一示例性实施例中，阳极板2上设有阳极板第一气体流道区201，膜电极3上对应阳极板第一气体流道区201设有膜电极反应区301，阴极板4朝向膜电极3的一侧对应膜电极反应区301设有阴极板第二气体流道区401，阴极板4背离膜电极3的一侧设有阴极板的冷却水流道区402，阳极板第一气体流道区201与膜电极反应区301形成单电池框架结构1的第一反应腔101，阴极板第二气体流道区401与膜电极反应区301形成单电池框架结构1的第二反应腔102；单电池框架结构1上开设有第一气体公共通道103、冷却水公共通道104和第二气体公共通道105，膜电极3围绕第一气体公共通道103、第二气体公共通道105分别设有膜电极第一气体通道凸台302和膜电极第二气体通道凸台303，膜电极第一气体通道凸台302上设有第一气体涵道304、膜电极第二气体通道凸台303上设有第二气体涵道305，第一反应腔101通过第一气体涵道304与第一气体公共通道103连通，第二反应腔102通过第二气体涵道305与第二气体公共通道105连通，阴极板的冷却水流道区402与冷却水公共通道104连通。

在本实施例中，本申请通过一次注胶将阳极板2、膜电极3和阴极板4密封连接，同时实现第一反应腔101、第二反应腔102及阴极板的冷却水流道区402的密封，避免出现氢气、空气或冷却水相互内漏的问题，通过在膜电极3上设置的氢气通道凸台、空气通道凸台，使得在注入密封胶的过程中能够避免密封胶在膜电极3上的第一气体公共通道103处、膜电极3上的第二气体公共通道105处形成密封，避免堵塞第一气体涵道304和第二气体涵道305，从而具有确保单电池结构7密封性能的同时避免影响单电池结构7反应效率的有益效果。第一反应腔101为氢气与膜电极反应区301提供反应腔室，第二反应腔102为空气与膜电极反应区301提供反应腔室，阳极板第一气体流道区201、阴极板第二气体流道区401均采用凹凸结构设计，阳极板第一气体流道区201朝向膜电极3的凹陷面为单电池结构7提供氢气流道，阴极板第二气体流道区401朝向膜电极3的凹陷面为单电池结构7提供空气流道，阳极板2与阴极板4背离膜电极3一侧的凹陷面均为单电池结构7提供冷却水流道。

在本申请的一示例性实施例中，模电极还包括膜电极边框306，膜电极边框306上设有膜电极第一气体进主通道306a、膜电极冷却水进主通道306b、膜电极第二气体进主通道306c、膜电极第一气体出主通道306d、膜电极冷却水出主通道306e和膜电极第二气体出主通道306f，膜电极边框306上还设有膜电极密封区306g，膜电极密封区306g上分布有多个膜电极注胶连接孔306h。

在本实施例中，膜电极3包括设置在膜电极3中部的膜电极反应区301和围绕膜电极反应区301设置的膜电极边框306，膜电极边框306用于支撑膜电极反应区301，氢气进主通道与氢气出主通道关于膜电极3中心对称，膜电极冷却水进主通道306b与膜电极冷却水出主通道306e关于膜电极3中心对称，膜电极第二气体进主通道306c与膜电极第二气体出主通道306f关于膜电极3中心对称，膜电极第一气体进主通道306a、膜电极冷却水进主通道306b、膜电极第二气体进主通道306c与膜电极第一气体出主通道306d、膜电极冷却水出主通道306e、膜电极第二气体出主通道306f分别设置在膜电极反应区301的左右两侧，且膜电极第一气体进主通道306a、膜电极冷却水进主通道306b、膜电极第二气体进主通道306c沿膜电极边框306的短轴方向排列，膜电极第一气体出主通道306d、膜电极冷却水出主通道306e、膜电极第二气体出主通道306f沿膜电极边框306的短轴方向排列，且膜电极第一气体出主通道306d、膜电极冷却水出主通道306e、膜电极第二气体出主通道306f与膜电极第一气体进主通道306a、膜电极冷却水进主通道306b、膜电极第二气体进主通道306c排列方向相反，上述排列方式有利于单电池结构7的反应均匀性，膜电极密封区306g上设置的膜电极注胶连接孔306h便于密封胶从膜电极阴极侧308流向膜电极阳极侧307，膜电极密封区306g包括膜电极阳极密封区和膜电极阴极密封区，密封胶在膜电极阳极密封区形成阳极密封圈501，在膜电极阴极密封区上形成阴极密封圈502。

在本申请的一示例性实施例中，模电极沿厚度方向包括膜电极阳极侧307和膜电极阴极侧308；膜电极阳极侧307包括膜电极第一气体进通道凸台307a和膜电极第一气体出通道凸台307b，膜电极第一气体进通道凸台307a沿膜电极第一气体进主通道306a的周向设置，膜电极第一气体出通道凸台307b沿膜电极第一气体出主通道306d的周向设置，膜电极第一气体进通道凸台307a靠近膜电极反应区301的一端设有膜电极第一气体进涵道307c，膜电极第一气体出通道凸台307b靠近膜电极反应区301的一端设有膜电极第一气体出涵道307d；膜电极阴极侧308包括膜电极第二气体进通道凸台308a和膜电极第二气体出通道凸台308b，膜电极第二气体进通道凸台308a沿膜电极第二气体进主通道306c的周向设置，膜电极第二气体出通道凸台308b沿膜电极第二气体出主通道306f的周向设置，膜电极第二气体进通道凸台308a靠近膜电极反应区301的一端设有膜电极第二气体进涵道308c，膜电极第二气体出通道凸台308b靠近膜电极反应区301的一端设有膜电极第二气体出涵道308d。

在本实施例中，膜电极第一气体通道凸台302包括设置在膜电极阳极侧307的膜电极第一气体进通道凸台307a和膜电极第一气体出通道凸台307b，第一气体涵道304包括膜电极第一气体进涵道307c和膜电极第一气体出涵道307d，膜电极第一气体进通道凸台307a上设有多条膜电极第一气体进涵道307c，多条膜电极第一气体进涵道307c沿膜电极边框306的短轴方向均匀排列，膜电极第一气体出通道凸台307b上设有多条膜电极第一气体出涵道307d，多条膜电极第一气体出涵道307d沿膜电极边框306的短轴方向均匀排列，膜电极边框306为矩形结构。膜电极第一气体进通道凸台307a和膜电极第一气体出通道凸台307b的设置可以提高氢气的进出效率，增大氢气进出通道的表面积和接触面积，提高氢气的进出效率，从而提高燃料电池的氢气供应和反应效率，提高电池的性能和效率。膜电极第一气体进涵道307c和膜电极第一气体出涵道307d的设置可以控制氢气的流动路径和分布，为第一反应腔101内的氢气流通提供一个专门的通道，避免氢气与其他反应物的混合，保证氢气的纯度和质量；同时能够使氢气均匀分布到第一腔体，从而提高反应的均匀性，减少局部反应的问题，进而具有提高的单电池结构7内第一反应腔101的工作稳定性和工作效率的有益效果。膜电极第二气体通道凸台303包括设置在膜电极阴极侧308的膜电极第二气体进通道凸台308a和膜电极第二气体出通道凸台308b，第二气体涵道305包括膜电极第二气体进涵道308c和膜电极第二气体出涵道308d，膜电极第二气体进通道凸台308a上设有多条膜电极第二气体进涵道308c，多条膜电极第二气体进涵道308c沿膜电极边框306的短轴方向均匀排列，膜电极第二气体出通道凸台308b上设有多条膜电极第二气体出涵道308d，多条膜电极第二气体出涵道308d沿膜电极边框306的短轴方向均匀排列。膜电极第二气体进通道凸台308a和膜电极第二气体出通道凸台308b的设置可以提高空气的进出效率，增大空气进出通道的表面积和接触面积，提高空气的进出效率，从而提高燃料电池的空气供应和反应效率。膜电极第二气体进涵道308c和膜电极第二气体出涵道308d的设置可以控制空气的流动路径和分布，为第二反应腔102内的空气流通提供一个专门的通道，避免空气与其他反应物的混合，保证空气的纯度和质量；同时能够使空气均匀分布到第二反应腔102，从而提高反应的均匀性和效果，减少局部反应的问题，进而具有提高的单电池结构7第二反应腔102的工作稳定性和工作效率的有益效果。

在本申请的一示例性实施例中，阴极板4还包括阴极板边框403，阴极板边框403上设有阴极板第一气体进主通道403a、阴极板冷却水进主通道403b、阴极板第二气体进主通道403c、阴极板第一气体出主通道403d、阴极板冷却水出主通道403e和阴极板第二气体出主通道403f，阴极板边框403上对应膜电极密封区306g设有阴极板注胶密封槽404，阴极板注胶密封槽404内对应膜电极注胶连接孔306h开设有阴极板注胶连接孔404a。

在本实施例中，阴极板边框403围绕阴极板第二气体流道区401设置，为阴极板第二气体流道区401提供支撑，阴极板注胶密封槽404用于与膜电极阴极侧308上设置的膜电极密封区306g配合，在注胶过程中，密封胶在阴极板注胶密封槽404与膜电极阴极侧308上设置的膜电极密封区306g之间形成阴极密封圈502，实现密封性能的同时将阴极板4与膜电极连接在一起，通过在阴极板注胶密封槽404内对应膜电极注胶连接孔306h开设有阴极板注胶连接孔404a，使得密封胶能够顺利进入单电池框架结构1内，并在膜电极阴极侧308与阴极板4之间形成阴极密封圈502。

在本申请的一示例性实施例中，阴极板边框403上设有阴极板第一流道扩展区405和阴极板第二流道扩展区406，阴极板第一流道扩展区405的一端与膜电极第二气体进涵道308c连通，另一端与阴极板第二气体流道区401连通；阴极板第二流道扩展区406的一端与膜电极第二气体出涵道308d连通，另一端与阴极板第二气体流道区401连通；阴极板第二气体流道区401与阴极板注胶密封槽404之间还设有阴极板注胶溢胶槽407。

在本实施例中，阴极板第一流道扩展区405和阴极板第二流道扩展区406的设置，可有效增加第二反应腔102内空气与膜电极反应区301的接触面积，促进空气在膜电极阴极侧308的传输和反应速度；可以使空气在第二反应腔102内部均匀流动，避免出现空气的局部积聚导致反应不均匀的问题。此外，阴极板第一流道扩展区405和阴极板第二流道扩展区406倾斜设置，可以有效地增加阴极板4的有效表面积，从而增大空气与阴极板4的接触面积，促进空气在阴极板4的传输和反应速率。通过在阴极板第二气体流道区401与阴极板注胶密封槽404之间设置阴极板注胶溢胶槽407，可有效避免注胶时溢胶对膜电极阴极侧308反应区造成污染的隐患。

在本申请的一示例性实施例中，阳极板2还包括阳极板边框202，阳极板边框202上设有阳极板第一气体进主通道202a、阳极板冷却水进主通道202b、阳极板第二气体进主通道202c、阳极板第一气体出主通道202d、阳极板冷却水出主通道202e和阳极板第二气体出主通道202f，阳极板边框202上对应膜电极密封区306g设有阳极板注胶密封槽203，阳极板注胶密封槽203内设有多个阳极板注胶排气孔203a。

在本实施例中，阳极板边框202围绕阳极板第一气体流道区201设置，用于支撑阳极板第一气体流道区201，阳极板注胶密封槽203用于与膜电极阳极侧307上的膜电极密封区306g之间注胶形成阳极密封圈501，同时通过阳极密封圈501将阳极板2与膜电极3连接，阳极板注胶密封槽203内通过设置阳极板注胶排气孔203a，在注胶过程中可有效排出单电池框架结构1内的空气以平衡内部气体压强，确保密封胶能够顺利进入单电池框架结构1内形成密封结构5，阳极板注胶排气孔203a的数量小于膜电极注胶连接孔306h和阴极板注胶连接孔404a的数量，确保能够平衡内部气体压强的同时，可有效避免密封胶大量流失，保证单电池框架结构1内部注胶的均匀性。阳极板注胶排气孔203a设置在阳极板2的上、下、左、右边框的中部。

在本申请的一示例性实施例中，阳极板边框202上设有阳极板第一流道扩展区204和阳极板第二流道扩展区205，阳极板第一流道扩展区204的一端与膜电极第一气体进涵道307c连通，另一端与阳极板第一气体流道区201连通，阳极板第二流道扩展区205的一端与膜电极第一气体出涵道307d连通，另一端与阳极板第一气体流道区201连通；阳极板第一气体流道区201与阳极板注胶密封槽203之间还设有阳极板注胶溢胶槽206。

在本实施例中，阳极板第一流道扩展区204和阳极板第二流道扩展区205的设置，可有效增加第一反应腔101内氢气与膜电极反应区301的接触面积，促进氢气在膜电极阳极侧307的传输和反应速度；可以使氢气在第一反应腔101内部均匀流动，避免出现氢气的局部积聚导致反应不均匀的问题。此外，阳极板第一流道扩展区204和阳极板第二流道扩展区205倾斜设置，可有效增加阳极板2的有效表面积，从而增大氢气与阳极板2的接触面积，促进氢气在阳极板2的传输和反应速率。通过在阳极板第一气体流道区201与阳极板注胶密封槽203之间设置阳极板注胶溢胶槽206，可有效避免注胶时溢胶对膜电极阳极侧307反应区造成污染的隐患。

在本申请的一示例性实施例中，阳极板2和膜电极阳极侧307通过阳极密封圈501密封连接，阳极密封圈501用于密封第一反应腔101；阴极板4和膜电极阴极侧308通过阴极密封圈502密封连接，阴极密封圈502用于密封第二反应腔102；水腔密封圈503用于密封阴极板的冷却水流道区402。

在本实施例中，本实施例通过在单电池框架结构1的注胶孔106内一次注入密封胶形成密封结构5，膜电极阴极侧308与阴极板4之间形成阴极密封圈502，并将膜电极阴极侧308与阴极板4密封连接，膜电极阳极侧307与阳极板2之间形成阳极密封圈501，并将膜电极阳极侧307与阳极板2密封连接，阴极板4背离膜电极阴极侧308的一侧形成水腔密封圈503，密封连接柱504形成在单电池框架结构1的注胶孔106内，阳极密封圈501、阴极密封圈502、水腔密封圈503与密封连接柱504一体成型。采用本申请可通过一次注胶在单电池框架结构1内形成密封结构5，确保密封性能的同时，完成单电池框架结构1的密封连接，减少了生产工序、提高了生产装配效率，降低了生产成本，从而具有满足批量生产需求的有益效果。

在另一示例性实施例中，阳极密封圈501包括阳极密封圈周圈密封501a、阳极密封圈氢进主通道密封501b、阳极密封圈冷却水进主通道密封501c、阳极密封圈空进主通道密封501d、阳极密封圈氢出主通道密封501e、阳极密封圈冷却水出主通道密封501f、阳极密封圈空出主通道密封501g；阴极密封圈502包括阴极密封圈周圈密封502a、阴极密封圈氢进主通道密封502b、阴极密封圈冷却水进主通道密封502c、阴极密封圈空进主通道密封502d、阴极密封圈氢出主通道密封502e、阴极密封圈冷却水出主通道密封502f、阴极密封圈空出主通道密封502g；水腔密封圈503包括水腔密封圈周圈密封503a、水腔密封圈氢进主通道密封503b、水腔密封圈冷却水进主通道密封503c、水腔密封圈空进主通道密封503d、水腔密封圈氢出主通道密封503e、水腔密封圈冷却水出主通道密封503f、水腔密封圈空出主通道密封503g。

请参阅图14所示，本申请还提出一种注胶模具6，注胶模具6包括注胶上模601和注胶下模602，注胶上模601设有多个模具注胶通道601a，模具注胶通道601a与注胶孔106同轴设置，注胶上模601的成型面上设有用于水腔密封圈503注胶成型的水腔密封注胶槽601b，注胶上模601的中部设有注胶上模冷却槽601c；注胶下模602沿厚度方向贯穿设有多个模具出胶通道602a，模具出胶通道602a与模具注胶通道601a同轴设置，注胶下模602的中部设有注胶下模冷却槽602b，注胶下模602对应水腔密封注胶槽601b设有注胶下模封胶成型槽602c；模具注胶通道601a与模具出胶通道602a配合形成注胶模具6的注胶流道603；水腔密封注胶槽601b与注胶下模封胶成型槽602c配合形成注胶模具6的封胶成型区604；注胶上模冷却槽601c与注胶下模冷却槽602b配合形成注胶模具6的模具中空冷却区605。

在本实施例中，通过注胶上模601设置的水腔密封注胶槽601b，在向模具注胶流道603内注入密封胶的过程中在阴极板4背离膜电极3的一侧与水腔注胶密封槽之间形成水腔密封圈503，通过模具注胶下模602上设置的模具出胶通道602a排出单电池框架结构1内多余的密封胶；通过在注胶模具6上设置的封胶成型区604内形成一体化燃料电池单电池结构7的密封结构5，单电池结构7的中部位于注胶模具6的中空冷却区内，对封胶成型区604内的密封结构5进行加热固化的过程中能够有效隔绝单电池结构7中部与热源接触，避免受到温度变化的影响，从而避免单电池结构7中部的反应区因加热温度过高造成损坏，以及降低单电池结构7发生翘曲的风险。模具注胶通道601a的注胶入口的口径大于注胶通道的注胶出口，便于进行注胶作业；模具出胶通道602a的出胶入口的口径小于出胶出口，便于密封胶流出。

在本申请的一示例性实施例中，注胶上模601对应阴极板注胶溢胶槽407设有注胶上模封胶槽601d，注胶上模封胶槽601d与阴极板注胶溢胶槽407形状匹配；注胶下模602对应阳极板注胶溢胶槽206设有注胶下模封胶槽602d，注胶下模封胶槽602d与阳极板注胶溢胶槽206形状匹配；注胶上模封胶槽601d与注胶下模封胶槽602d配合形成注胶模具封胶区606。

在本实施例中，阴极板注胶溢胶槽407、阳极板注胶溢胶槽206在注胶过程中位于注胶模具6的注胶模具封胶区606内，从而避免注胶模具6注胶过程中在单电池结构7内部发生溢胶问题。

本申请还提出了一种一体化注胶密封燃料电池单电池结构7制造工艺。

请参阅图15，图15是本申请实施例示出的一体化注胶密封燃料电池单电池结构7制造工艺的流程图。

如图15所示，在本申请的一示例性实施例中，一体化注胶密封燃料电池单电池结构7制造工艺至少包括步骤S110至步骤S150，详细介绍如下：

步骤S110，将阳极板2、膜电极3和阴极板4依次叠设在注胶下模602的成型面上。

步骤S120，将注胶上模601与注胶下模602合模。

步骤S130，采用真空泵通过模具出胶通道602a排空注胶模具6内的空气。

步骤S140，采用低压注射工艺通过模具注胶通道601a向注胶模具6内注入密封胶，在单电池结构7内形成密封结构5。

步骤S150，模具封胶成型区604进行加热固化密封结构5。

在本实施例中，本申请密封结构5采用液体硅胶材料，采用低粘度液体硅胶材料可快速填充密封腔体，并可实现短时间内快速固化，缩短了单电池结构7的生产时间，从而提高单电池生产效率。注胶膜具通过注胶上模601与注胶下模602合模时的锁模压力将阳极板2、膜电极3、阴极板4固定，并形成注胶模具6的模具中空冷却区605、注胶模具封胶区606、封胶成型区604，模具中空冷却区605可有效避免单电池结构7中部与热源接触，从而避免单电池结构7中部的反应区因加热温度过高造成损坏，以及降低单电池结构7发生翘曲的风险；注胶模具封胶区606可有效避免注胶过程出现溢胶现象；在封胶成型区604通过中温快速固化工艺实现密封胶的快速固化形成密封结构5；通过采用低压注射工艺能够将密封胶均匀地注入到单电池框架结构1中，填充结构间的空隙，有效地实现密封；并且低压注射工艺提供较小的注射压力，避免注胶压力过大对单电池框架结构1造成损害；低压注射工艺能够减少或消除注射过程中产生的气泡，避免造成密封结构5出现缺料、气孔等注胶缺陷，提高注胶密封的质量。采用本申请提出的一体化注胶密封燃料电池单电池结构7制造工艺，能够在短时间内即可完成燃料电池单电池结构7的生产，从而大大提高了生产效率，静儿具备满足批量生产需求的有益效果。

请结合图16所示，本申请还提出了一种一体化注胶密封燃料电池单电池结构7电池堆8。

在本申请的一示例性实施例中，电池堆8包括多个一体化注胶密封燃料电池单电池结构7依次堆叠装配而成，单电池结构7中的阳极板2背离膜电极3的一侧与相邻单电池结构7中的阴极板4背离膜电极3的一侧配合形成冷却水腔801。

工作原理：通过将阳极板2、膜电极3、阴极板4依次堆叠在注胶模具6的注胶下模602成型面上，将注胶上模601与注胶下模602合模，形成注胶模具6的模具中空冷却区605、注胶模具封胶区606、封胶成型区604，通过锁模压力将阳极板2、膜电极3、阴极板4固定，在注胶模具6合模结束前采用抽真空排空注胶模具6内的空气，使单电池框架结构1内形成负压，在注胶时，避免密封胶在注胶通道堵塞，从而提高注胶效率；通过向注胶上模601上设置的模具注胶通道601a内注入密封胶，密封胶在水腔密封注胶槽601b与阴极板4背离膜电极阴极侧308的表面之间形成水腔密封圈503，密封胶通过阴极板上设置的阴极板注胶连接孔404a进入膜电极阴极侧308，并在阴极板4与膜电极阴极侧308之间形成阴极密封圈502，密封胶通过膜电极3上设置的膜电极注胶连接孔306h进入膜电极阳极侧307，并在膜电极阳极侧307与阳极板2之间形成阳极密封圈501，单电池框架结构1通过阳极板2上设置的阳极板注胶排气孔203a排空单电池框架结构1内的空气以平衡单电池框架结构1内部气体压力，从而保证注胶效率，密封胶充满单电池框架结构1后，多余的密封胶从阳极板注胶排气孔203a流入模具出胶通道602a，从而完成注胶，注胶完成后通过对注胶模具6的封胶成型区604采用中温快速固化工艺使单电池框架结构1内的密封胶快速固化形成密封结构5，从而密封连接形成单电池结构7。本申请通过一次注入密封胶同时将阳极板2、膜电极3和阴极板4密封连接，实现第一反应腔101、第二反应腔102及阴极板的冷却水流道区402的密封，避免出现氢气、空气或冷却水相互内漏的问题，通过在膜电极3上设置的氢气通道凸台、空气通道凸台，使得在注入密封胶的过程中能够避免密封胶在膜电极3上的第一气体公共通道103处、膜电极3上的第二气体公共通道105处形成密封，避免堵塞第一气体涵道304和第二气体涵道305，从而具有确保单电池结构7密封性能的同时避免影响单电池结构7的反应效率的有益效果；本申请提出的一体化注胶密封燃料电池单电池结构7有效提高了单电池密封性能、单电池生产效率，简化了单电池装配工序、降低燃料电池单电池生产成本，从而具有满足批量生产需求的有益效果；并且一体成型的密封结构5有效地减少了密封结构5占极板面积的比值，从而增大了单电池结构7的有效反应区域面积占比，进而提高了燃料电池体积比功率密度。

以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种一体化注胶密封燃料电池单电池结构，其特征在于，包括：阳极板、膜电极和阴极板，所述阳极板、所述膜电极及所述阴极板沿着同一方向依次堆叠形成单电池框架结构；

所述单电池框架结构上开设有多个注胶孔，所述单电池框架结构通过所述注胶孔注入密封胶形成密封结构，所述密封结构用于将所述单电池框架结构密封连接形成所述一体化注胶密封燃料电池单电池结构。

2.根据权利要求1所述的一体化注胶密封燃料电池单电池结构，其特征在于：所述密封结构包括一体注胶成型的阳极密封圈、阴极密封圈、水腔密封圈和密封连接柱，所述阳极密封圈密封连接于阳极板与膜电极之间，所述阴极密封圈密封连接于阴极板和膜电极之间，所述水腔密封圈连接在阴极板背离膜电极的一侧，所述注胶孔处形成密封连接柱，所述密封连接柱将所述阳极密封圈、所述阴极密封圈和所述水腔密封圈连接成一体。

3.根据权利要求2所述的一体化注胶密封燃料电池单电池结构，其特征在于：所述阳极板上设有阳极板第一气体流道区，所述膜电极上对应所述阳极板第一气体流道区设有膜电极反应区，所述阴极板朝向所述膜电极的一侧对应所述膜电极反应区设有阴极板第二气体流道区，所述阴极板背离所述膜电极的一侧设有阴极板冷却水流道区，所述阳极板第一气体流道区与所述膜电极反应区形成所述单电池框架结构的第一反应腔，所述阴极板第二气体流道区与所述膜电极反应区形成所述单电池框架结构的第二反应腔；

所述单电池框架结构上开设有第一气体公共通道、冷却水公共通道和第二气体公共通道，所述膜电极围绕所述第一气体公共通道、所述第二气体公共通道分别设有膜电极第一气体通道凸台和膜电极第二气体通道凸台，所述膜电极第一气体通道凸台上设有第一气体涵道、所述膜电极第二气体通道凸台上设有第二气体涵道，所述第一反应腔通过所述第一气体涵道与所述第一气体公共通道连通，所述第二反应腔通过所述第二气体涵道与所述第二气体公共通道连通，所述阴极板冷却水流道区与所述冷却水公共通道连通。

4.根据权利要求3所述的一体化注胶密封燃料电池单电池结构，其特征在于：所述膜电极还包括膜电极边框，所述膜电极边框上设有膜电极第一气体进主通道、膜电极冷却水进主通道、膜电极第二气体进主通道、膜电极第一气体出主通道、膜电极冷却水出主通道和膜电极第二气体出主通道，所述膜电极边框上还设有膜电极密封区，所述膜电极密封区上分布有多个膜电极注胶连接孔。

5.根据权利要求4所述的一体化注胶密封燃料电池单电池结构，其特征在于：所述膜电极沿厚度方向包括膜电极阳极侧和膜电极阴极侧；

所述膜电极阳极侧包括膜电极第一气体进通道凸台和膜电极第一气体出通道凸台，所述膜电极第一气体进通道凸台沿所述膜电极第一气体进主通道的周向设置，所述膜电极第一气体出通道凸台沿所述膜电极第一气体出主通道的周向设置，所述膜电极第一气体进通道凸台靠近所述膜电极反应区的一端设有膜电极第一气体进涵道，所述膜电极第一气体出通道凸台靠近所述膜电极反应区的一端设有膜电极第一气体出涵道；

所述膜电极阴极侧包括膜电极第二气体进通道凸台和膜电极第二气体出通道凸台，所述膜电极第二气体进通道凸台沿所述膜电极第二气体进主通道的周向设置，所述膜电极第二气体出通道凸台沿所述膜电极第二气体出主通道的周向设置，所述膜电极第二气体进通道凸台靠近所述膜电极反应区的一端设有膜电极第二气体进涵道，所述膜电极第二气体出通道凸台靠近所述膜电极反应区的一端设有膜电极第二气体出涵道。

6.根据权利要求5所述的一体化注胶密封燃料电池单电池结构，其特征在于：所述阴极板还包括阴极板边框，所述阴极板边框上设有阴极板第一气体进主通道、阴极板冷却水进主通道、阴极板第二气体进主通道、阴极板第一气体出主通道、阴极板冷却水出主通道和阴极板第二气体出主通道，所述阴极板边框上对应所述膜电极密封区设有阴极板注胶密封槽，所述阴极板注胶密封槽内对应所述膜电极注胶连接孔开设有阴极板注胶连接孔。

7.根据权利要求6所述的一体化注胶密封燃料电池单电池结构，其特征在于：所述阴极板边框上设有阴极板第一流道扩展区和阴极板第二流道扩展区，所述阴极板第一流道扩展区的一端与所述膜电极第二气体进涵道连通，另一端与所述阴极板第二气体流道区连通；所述阴极板第二流道扩展区的一端与所述膜电极第二气体出涵道连通，另一端与所述阴极板第二气体流道区连通；所述阴极板第二气体流道区与所述阴极板注胶密封槽之间还设有阴极板注胶溢胶槽。

8.根据权利要求3所述的一体化注胶密封燃料电池单电池结构，其特征在于：所述阳极板还包括阳极板边框，所述阳极板边框上设有阳极板第一气体进主通道、阳极板冷却水进主通道、阳极板第二气体进主通道、阳极板第一气体出主通道、阳极板冷却水出主通道和阳极板第二气体出主通道，所述阳极板边框上对应所述膜电极密封区设有阳极板注胶密封槽，所述阳极板注胶密封槽内设有多个阳极板注胶排气孔。

9.根据权利要求8所述的一体化注胶密封燃料电池单电池结构，其特征在于：所述阳极板边框上设有阳极板第一流道扩展区和阳极板第二流道扩展区，所述阳极板第一流道扩展区的一端与所述膜电极第一气体进涵道连通，另一端与所述阳极板第一气体流道区连通，所述阳极板第二流道扩展区的一端与所述膜电极第一气体出涵道连通，另一端与所述阳极板第一气体流道区连通；所述阳极板第一气体流道区与所述阳极板注胶密封槽之间还设有阳极板注胶溢胶槽。

10.根据权利要求5所述的一体化注胶密封燃料电池单电池结构，其特征在于：所述阳极板和所述膜电极阳极侧通过所述阳极密封圈密封连接，所述阳极密封圈用于密封所述第一反应腔；所述阴极板和所述膜电极阴极侧通过所述阴极密封圈密封连接，所述阴极密封圈用于密封所述第二反应腔。

11.一种注胶模具，应用于如权利要求1-10任一项所述的一体化注胶密封燃料电池单电池结构其特征在于，所述注胶模具包括：

注胶上模，沿厚度方向具有与所述注胶孔同轴设置的多个模具注胶通道，所述注胶上模的成型面上设有用于水腔密封圈注胶成型的水腔密封注胶槽，所述注胶上模的中部设有注胶上模冷却槽；

注胶下模，沿厚度方向具有与所述模具注胶通道同轴设置的多个模具出胶通道，所述注胶下模的中部设有注胶下模冷却槽，所述注胶下模对应所述水腔密封注胶槽设有注胶下模封胶成型槽；

其中，所述模具注胶通道与所述模具出胶通道配合形成所述注胶模具的注胶流道，所述水腔密封注胶槽与所述注胶下模封胶成型槽配合形成所述注胶模具的封胶成型区，所述注胶上模冷却槽与所述注胶下模冷却槽配合形成所述注胶模具的模具中空冷却区。

12.根据权利要求11所述的注胶模具，其特征在于：所述注胶上模对应所述阴极板注胶溢胶槽设有注胶上模封胶槽，所述注胶上模封胶槽与所述阴极板注胶溢胶槽形状匹配；

所述注胶下模对应所述阳极板注胶溢胶槽设有注胶下模封胶槽，所述注胶下模封胶槽与所述阳极板注胶溢胶槽形状匹配；

所述注胶上模封胶槽与所述注胶下模封胶槽配合形成所述注胶模具封胶区。

13.一种一体化注胶密封燃料电池单电池结构制造工艺，利用如权利要求11-12任一项所述的注胶模具一体注胶成型所述一体化注胶密封单电池结构，其特征在于，所述工艺包括：

将所述阳极板、所述膜电极和所述阴极板依次叠设在所述注胶下模的成型面上；

将所述注胶上模与所述注胶下模合模；

采用真空泵通过所述模具出胶通道排空所述注胶模具内的空气；

采用低压注射通过所述模具注胶通道向所述注胶模具内注入密封胶，在所述单电池结构内形成所述密封结构；

所述模具封胶成型区进行加热固化所述密封结构。

14.一种一体化注胶密封燃料电池单电池结构电池堆，其特征在于，所述电池堆包括多个如权利要求1-10任一项所述的一体化注胶密封燃料电池单电池结构依次堆叠装配而成，

所述单电池结构中的阳极板背离所述膜电极的一侧与相邻所述单电池结构中的阴极板背离所述膜电极的一侧配合形成冷却水腔，所述水腔密封圈用于密封所述冷却水腔。