CN214505549U - 用于燃料电池的单电池及燃料电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于燃料电池的单电池，单电池具有反应区以及围绕反应区设置的氧化气体供应歧管孔、氧化气体排出歧管孔、燃料气体供应歧管孔、燃料气体排出歧管孔，反应区在第一水平方向上位于氧化气体供应歧管孔和氧化气体排出歧管孔之间及位于燃料气体供应歧管孔和燃料气体排出歧管孔之间，其中，氧化气体供应歧管孔的下沿位于氧化气体排出歧管孔的下沿的上方，燃料气体供应歧管孔的下沿位于燃料气体排出歧管孔的下沿的上方。一种燃料电池，包括堆叠在一起的多个前述的单电池。本实用新型具有防止单电池和燃料电池水淹、使燃料电池输出功率稳定、增加单电池和燃料电池使用寿命等优点。

Description

用于燃料电池的单电池及燃料电池

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种用于燃料电池的单电池及燃料电池。

背景技术

燃料电池通过燃料气体和氧化气体发生电化学反应产生电能，以其工作温度低、无污染、无腐蚀、能源转化率高、比功率大、启动迅速等诸多优点，己经成为能源领域研究的热点。

燃料电池电堆是由多个单电池堆叠形成的堆叠体。单电池一般由阴极板和阳极板中间夹着一片MEA构成。阴极板和阳极板沿单电池厚度方向两侧分别设置反应气体流动区域和冷却液流动区域。单电池的功能区一般划分为反应区、配流区、歧管区和密封结构区等。燃料电池的反应气体和冷却液流经入口歧管区、入口配流区进入电池反应区，然后流经出口配流区和出口歧管流出电池内部。参与反应的氧化气体、燃料气体和冷却液通过密封结构、极板结构或者MEA阻隔，保证各腔独立。

为满足大功率电堆的大流量需求，保证电堆节间流量分配的一致性，大功率电堆各流体工质的歧管区尺寸增大，给电池的功能区划分带来较大困难。而传统的电池设计，多采用燃料气体、氧化气体和冷却液歧管区布置在电池两端(图11)或者氧化气体歧管布置在一侧，燃料气体和冷却液布置在另一侧(图12)的布置方式，反应区在中间，配流区位于歧管区和反应区中间。对于第一种布置方式，燃料气体、氧化气体和冷却液的歧管区受到单电池空间的限制，氧化气体、燃料气体尤其是冷却液侧的配流限制较多，难度加大且很难保证配流均匀，使得电池反应区内反应气体和冷却液流量分布不均匀，冷却液在电池反应区可能存在滞止区，导致电池温度分布不均匀，影响电池性能。另一方面，冷却液沿单电池长度方向流动，流程长，冷却侧阻力偏大，增加水泵耗功，降低系统效率。对于第二种布置方式，氧化气体、燃料气体和冷却腔歧管区的布置空间增加，但是在反应区内氧化气体和燃料气体交叉流动，燃料气体入口歧管与氧化气体出口相邻，氧化气体或者燃料气体侧为逆重力方向流动，电池内部排水困难，加剧电堆水淹的风险。冷却液从电池左侧上部流动到右侧下方，电池反应区内冷却液流量分配不均匀，电池温度分布不均匀，将会对电池性能、寿命和安全产生重要影响。

实用新型内容

本实用新型是基于实用新型人对以下事实和问题的发现和认识做出的：

相关技术中大功率燃料电池电堆单电池歧管区布置困难，氧化气体或者燃料气体为逆重力方向流动，电池内部排水困难，存在加剧电堆水淹的风险。

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本实用新型的实施例提出一种用于燃料电池的单电池，包括阳极板、阴极板和膜电极组件，所述膜电极组件设在所述阳极板和所述阴极板之间，所述膜电极组件包括催化剂涂布膜、阳极气体扩散层和阴极气体扩散层，所述催化剂涂布膜设在所述阳极气体扩散层和所述阴极气体扩散层之间；

所述单电池具有反应区以及围绕所述反应区设置的氧化气体供应歧管孔、氧化气体排出歧管孔、燃料气体供应歧管孔、燃料气体排出歧管孔、冷却液供应歧管孔、冷却液排出歧管孔、氧化气体排出缝隙、燃料气体排出缝隙、氧化气体供应配流区、燃料气体供应配流区、氧化气体排出配流区和燃料气体排出配流区，所述氧化气体排出歧管孔通过氧化气体排出缝隙与所述氧化气体排出配流区连通，所述燃料气体排出歧管孔通过所述燃料气体排出缝隙与所述燃料气体排出配流区连通；

所述反应区在第一水平方向上位于所述氧化气体供应歧管孔和所述氧化气体排出歧管孔之间，所述反应区在所述第一水平方向上位于所述燃料气体供应歧管孔和所述燃料气体排出歧管孔之间，所述氧化气体供应歧管孔和所述燃料气体排出歧管孔在所述第一水平方向上位于所述反应区的同一侧，所述氧化气体排出歧管孔和所述燃料气体供应歧管孔在所述第一水平方向上位于所述反应区的同一侧，其中所述氧化气体供应歧管孔的下沿位于所述氧化气体排出歧管孔的下沿的上方，所述燃料气体供应歧管孔的下沿位于所述燃料气体排出歧管孔的下沿的上方。

根据本实用新型实施例的用于燃料电池的单电池具有防止单电池和燃料电池水淹、使燃料电池输出功率稳定、增加单电池和燃料电池使用寿命等优点。

在一些实施例中，所述燃料气体供应歧管孔的下沿位于所述燃料气体排出歧管孔的上沿的上方，所述氧化气体排出歧管孔的上沿在上下方向上位于所述氧化气体供应歧管孔的上沿和下沿之间。

在一些实施例中，所述氧化气体排出歧管孔的下沿位于所述氧化气体排出缝隙的下沿的下方，所述氧化气体排出歧管孔的下沿位于所述氧化气体排出配流区的下沿的下方；

所述燃料气体排出歧管孔的下沿位于所述燃料气体排出缝隙的下沿的下方，所述燃料气体排出歧管孔的下沿位于所述燃料气体排出配流区的下沿的下方。

在一些实施例中，所述燃料气体供应歧管孔位于所述氧化气体排出歧管孔的上方，所述氧化气体供应歧管孔位于所述燃料气体排出歧管孔的上方。

在一些实施例中，所述冷却液供应歧管孔位于所述反应区的上方，所述冷却液排出歧管孔位于所述反应区的下方。

在一些实施例中，根据本实用新型实施例的一种用于燃料电池的单电池进一步包括绝缘边框、第一限位件和第二限位件；

所述绝缘边框设在所述阳极板和所述阴极板之间，所述绝缘边框位于所述膜电极组件的至少一部分的外侧；所述第一限位件设在所述绝缘边框与所述阳极板之间，所述第二限位件设在所述绝缘边框与所述阴极板之间。

在一些实施例中，所述阳极板上设有位于所述燃料气体供应配流区内的多个第一导流凸起和位于所述燃料气体排出配流区内的多个第二导流凸起，所述阴极板上设有位于所述氧化气体供应配流区内的多个第三导流凸起和位于所述氧化气体排出配流区内的多个第四导流凸起；

多个所述第一导流凸起间隔开地设置，多个所述第二导流凸起间隔开地设置，多个所述第三导流凸起间隔开地设置，多个所述第四导流凸起间隔开地设置；

所述第一导流凸起、所述第二导流凸起、所述第三导流凸起和所述第四导流凸起中的每一者的截面形状为圆形、椭圆形或多边形。

在一些实施例中，所述第一导流凸起和所述第二导流凸起中的每一者抵靠在所述第一限位件上；所述第三导流凸起和所述第四导流凸起中的每一者抵靠在所述第二限位件上。

本实用新型的实施例提出一种燃料电池，包括堆叠在一起的多个单电池，所述单电池为根据实用新型实施例所述的用于燃料电池的单电池，其中相邻两个所述单电池之间限定出冷却液流道。

根据本实用新型实施例的燃料电池具有防止燃料电池水淹、使燃料电池输出功率稳定、增加燃料电池使用寿命等优点。

在一些实施例中，相邻两个所述单电池中的一者的阳极板限定出沿上下方向间隔排列的多个第一子流道，相邻两个所述单电池中的另一者的阴极板限定出沿上下方向间隔排列的多个第二子流道，多个所述第一子流道和多个所述第二子流道构成所述冷却液流道，其中所述第一子流道和所述第二子流道中的一者为沿所述第一水平方向延伸的第一波浪形凹槽，所述第一子流道和所述第二子流道中的另一者为沿所述第一水平方向延伸的平直凹槽或第二波浪形凹槽；相邻两个所述波浪形凹槽中的位于下方的一者的波峰和位于上方的一者的波谷与同一个所述平直凹槽相交，以便相邻两个所述波浪形凹槽与同一个所述平直凹槽连通；或者相邻两个所述第一波浪形凹槽中的位于下方的一者和位于上方的一者与同一个所述第二波浪形凹槽相交，以便相邻两个所述第一波浪形凹槽与同一个所述第二波浪形凹槽连通。

附图说明

图1是根据本实用新型实施例的单电池功能区布置示意图。

图2是根据本实用新型实施例的氧化气体出口狭缝相对氧化气体排出歧管孔和氧化气体排出配流区的位置示意图。

图3是根据本实用新型实施例的燃料气体出口狭缝相对燃料气体排出歧管孔和燃料气体排出配流区的位置示意图。

图4是根据本实用新型实施例的单电池位于第一水平方向一侧边缘的剖视结构示意图。

图5是根据本实用新型实施例的单电池位于第一水平方向另一侧边缘的剖视结构示意图。

图6是根据本实用新型实施例的第一导流凸起、第二导流凸起、第三导流凸起和第四导流凸起中的每一者的示意图。

图7是根据本实用新型实施例的燃料电池的示意图。

图8是根据本实用新型实施例的第一子流道与第二子流道的搭配形式及冷却液的流动示意图之一。

图9是根据本实用新型实施例的第一子流道与第二子流道的搭配形式及冷却液的流动示意图之二。

图10是根据本实用新型实施例的第一子流道与第二子流道的搭配形式及冷却液的流动示意图之三。

图11是现有单电池的功能区布置形式一。

图12是现有单电池的功能区布置形式二。

附图标记：100、单电池；1、阳极板；2、阴极板；3、膜电极组件；31、阳极气体扩散层；32、阴极气体扩散层；33、催化剂涂布膜；4、反应区；5、氧化气体供应歧管孔；6、氧化气体排出歧管孔；7、燃料气体供应歧管孔；8、燃料气体排出歧管孔；9、冷却液供应歧管孔；10、冷却液排出歧管孔；11、氧化气体排出缝隙；12、燃料气体排出缝隙；13、氧化气体供应配流区；14、燃料气体供应配流区；15、氧化气体排出配流区；16、燃料气体排出配流区；17、绝缘边框；18、第一限位件；19、第二限位件；20、第一导流凸起；21、第二导流凸起；22、第三导流凸起；23、第四导流凸起；24、第一波浪形凹槽；25、平直凹槽；26、第二波浪形凹槽；200、燃料电池。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参考图1-图6描述根据本实用新型实施例的用于燃料电池的单电池100。根据本实用新型实施例的用于燃料电池的单电池100包括阳极板1、阴极板2和膜电极组件3，膜电极组件3设在阳极板1和阴极板2之间。膜电极组件3包括催化剂涂布膜33、阳极气体扩散层31和阴极气体扩散层32，催化剂涂布膜33设在阳极气体扩散层31和阴极气体扩散层32之间。

单电池100具有反应区4以及围绕反应区4设置的氧化气体供应歧管孔5、氧化气体排出歧管孔6、燃料气体供应歧管孔7、燃料气体排出歧管孔8、冷却液供应歧管孔9、冷却液排出歧管孔10、氧化气体排出缝隙11、燃料气体排出缝隙12、氧化气体供应配流区13、燃料气体供应配流区14、氧化气体排出配流区15和燃料气体排出配流区16。氧化气体排出歧管孔6通过氧化气体排出缝隙11与氧化气体排出配流区15连通，燃料气体排出歧管孔8通过燃料气体排出缝隙12与燃料气体排出配流区16连通。

反应区4在第一水平方向上位于氧化气体供应歧管孔5和氧化气体排出歧管孔6之间，反应区4在第一水平方向上位于燃料气体供应歧管孔7和燃料气体排出歧管孔8之间。氧化气体供应歧管孔5和燃料气体排出歧管孔8在第一水平方向上位于反应区4的同一侧，氧化气体排出歧管孔6和燃料气体供应歧管孔7在第一水平方向上位于反应区4的同一侧。由此能够确保燃料气体供应歧管孔和氧化气体供应歧管孔远离，燃料气体和氧化气体为逆向流动。

其中，氧化气体供应歧管孔5的下沿位于氧化气体排出歧管孔6的下沿的上方，燃料气体供应歧管孔7的下沿位于燃料气体排出歧管孔8的下沿的上方。

由于单电池100内燃料气体是从燃料气体供应歧管孔7流入反应区4内部，然后经燃料气体排出歧管孔8流出单电池100；氧化气体是从氧化气体供应歧管孔5流入反应区4内部，然后经氧化气体排出歧管孔6流出单电池100。

具体地，该第一水平方向可以是左右方向，左右方向如图1中的箭头A所示，上下方向如图1中的箭头B所示。

根据本实用新型实施例的用于燃料电池的单电池100通过使氧化气体供应歧管孔5的下沿位于氧化气体排出歧管孔6的下沿的上方，从而可以使氧化气体能呈现上进下出的顺重力方向的流动趋势，以便有效地降低单电池100和燃料电池内部液态水集聚，且有利于单电池100和燃料电池内的液态水的排出，进而能有效地防止单电池100和燃料电池水淹。

根据本实用新型实施例的用于燃料电池的单电池100通过使燃料气体供应歧管孔7的下沿位于燃料气体排出歧管孔8的下沿的上方，从而可以使燃料气体能呈现上进下出的顺重力方向的流动趋势，以便有效地降低单电池100和燃料电池内部液态水集聚，且有利于单电池100和燃料电池内的液态水的排出，进而能有效地防止单电池100和燃料电池水淹。

因此，根据本实用新型实施例的用于燃料电池的单电池100具有防止单电池100和燃料电池水淹、使燃料电池输出功率稳定、增加单电池100和燃料电池使用寿命等优点。

如图1所示，燃料气体供应歧管孔7的下沿位于燃料气体排出歧管孔8的上沿的上方。也就是说，燃料气体供应歧管孔7整体高于燃料气体供应歧管孔8。由此能够进一步保证燃料气体能呈现上进下出的顺重力方向的流动趋势，以便更有效地降低单电池100和燃料电池内部液态水集聚，且更有利于单电池100和燃料电池内的液态水的排出，进而能更有效地防止单电池100和燃料电池水淹。

氧化气体排出歧管孔6的上沿在上下方向上位于氧化气体供应歧管孔5的上沿和下沿之间。也就是说，氧化气体供应歧管孔5的上沿高于氧化气体排出歧管孔6的上沿，氧化气体供应歧管孔5的下沿高于氧化气体排出歧管孔6的下沿。由此能够进一步保证氧化气体能呈现上进下出的顺重力方向的流动趋势，以便更有效地降低单电池100和燃料电池内部液态水集聚，且更有利于单电池100和燃料电池内的液态水的排出，进而能更有效地防止单电池100和燃料电池水淹。

如图2-图3所示，氧化气体排出歧管孔6的下沿位于氧化气体排出缝隙11的下沿的下方，氧化气体排出歧管孔6的下沿位于氧化气体排出配流区15的下沿的下方。由此能够进一步保证氧化气体能呈现上进下出的顺重力方向的流动趋势，以便更有效地降低单电池100和燃料电池内部液态水集聚，且更有利于单电池100和燃料电池内的液态水的排出，进而能更有效地防止单电池100和燃料电池水淹。

由此还能够防止配合在氧化气体排出歧管孔6内的氧化气体排出歧管内可能存在的液态水回流进入燃料电池的反应区4。

燃料气体排出歧管孔8的下沿位于燃料气体排出缝隙12的下沿的下方，燃料气体排出歧管孔8的下沿位于燃料气体排出配流区16的下沿的下方。由此能够进一步保证燃料气体能呈现上进下出的顺重力方向的流动趋势，以便更有效地降低单电池100和燃料电池内部液态水集聚，且更有利于单电池100和燃料电池内的液态水的排出，进而能更有效地防止单电池100和燃料电池水淹。

由此还能够防止配合在燃料气体排出歧管孔8内的氧化气体排出歧管内可能存在的液态水回流进入燃料电池的反应区4。

如图1所示，燃料气体供应歧管孔7位于氧化气体排出歧管孔6的上方，氧化气体供应歧管孔5位于燃料气体排出歧管孔8的上方。

由此使位于反应区4的同一侧的燃料气体供应歧管孔7和氧化气体排出歧管孔6在单电池100上的布置更加紧凑，能够充分利用单电池100上反应区4一侧的空间，同时使位于反应区4的同一侧的氧化气体供应歧管孔5和燃料气体排出歧管孔8在单电池100上的布置更加紧凑，能够充分利用单电池100上反应区4另一侧的空间。从而使根据本实用新型实施例的用于燃料电池的单电池100的结构更加合理。

如图1所示，冷却液供应歧管孔9位于反应区4的上方，冷却液排出歧管孔10位于反应区4的下方。

也就是说，燃料气体供应歧管孔7相对于燃料气体排出歧管孔8在上下方向上邻近冷却液供应歧管孔9，即冷却液冷端与燃料气体冷端相对应，冷却液热端与燃料气体热端相对应。由此不仅能保证燃料气体入口湿度达到要求，而且可以使燃料气体的出口温度较高，以便能有效防止配合在燃料气体排出歧管孔内的燃料气体排出歧管内的水蒸气冷凝，有效防止单电池100和燃料电池水淹。

氧化气体供应歧管孔5相对于氧化气体排出歧管孔6在上下方向上邻近冷却液供应歧管孔9，即冷却液冷端与氧化气体冷端相对应，冷却液热端与氧化气体热端相对应。由此不仅能保证氧化气体入口湿度达到要求，而且可以使氧化气体的出口温度较高，以便能有效防止配合在氧化气体排出歧管孔内的氧化气体排出歧管内的水蒸气冷凝，有效防止单电池100和燃料电池水淹。

另外，冷却液供应歧管孔9布置在反应区4上方，冷却液排出歧管孔10布置在反应区4下方，能够使氧化气体供应歧管孔5、燃料气体供应歧管孔7单独布置在反应区4的一侧，氧化气体排出歧管孔6和燃料气体排出歧管孔8单独布置在反应区4另一侧。

相比现有单电池的功能区布置形式一(将燃料气体供应歧管孔、燃料气体排出歧管孔、氧化气体供应歧管孔、氧化气体排出歧管孔冷却液供应歧管孔和冷却液排出歧管孔均布置在单电池上反应区的两侧)，能够使单电池100内的歧管位置、大小受空间限制较小，对单电池100内的配流结构限制小，进而使单电池100适合大功率电堆的大流量需求。

如图4-图5所示，根据本实用新型实施例的用于燃料电池的单电池100进一步包括绝缘边框17、第一限位件18和第二限位件19，绝缘边框17设在阳极板1和阴极板2之间，绝缘边框17位于膜电极组件3的至少一部分的外侧。第一限位件18设在绝缘边框17与阳极板1之间，第二限位件19设在绝缘边框17与阴极板2之间。

通过在绝缘边框17与阳极板1之间设置第一限位件18，从而可以利用第一限位件18限制阳极板1与绝缘边框17的间距，以便限制阳极板1对阳极气体扩散层31的压缩程度。由此可以防止阳极气体扩散层31被过压，以便保证单电池100和燃料电池的性能。

通过在绝缘边框17与阴极板2之间设置第二限位件19，从而可以利用第二限位件19限制阴极板2与绝缘边框17的间距，以便限制阴极板2对阴极气体扩散层32的压缩程度。由此可以防止阴极气体扩散层32被过压，以便保证单电池100和燃料电池的性能。

可选地，第一限位件18和第二限位件19均由不可压缩的硬质材料制作。

具体地，前后方向如图4和图5中的箭头C所示。

如图2-图6所示，阳极板1上设有位于燃料气体供应配流区14内的多个第一导流凸起20和位于燃料气体排出配流区16内的多个第二导流凸起21，阴极板2上设有位于氧化气体供应配流区13内的多个第三导流凸起22和位于氧化气体排出配流区15内的多个第四导流凸起23。多个第一导流凸起20间隔开地设置，多个第二导流凸起21间隔开地设置，多个第三导流凸起22间隔开地设置，多个第四导流凸起23间隔开地设置。

现有技术中的单电池采用流道配流，由于需要考虑每个流道的沿程阻力损失，使每个流道的沿程阻力损失相对一致，即需要使每个流道长度大体一致，所以需要更大的配流区空间才能保证反应区4流量分配均匀。同时更大的配流区空间，也使各流道的沿程阻力大，增大配流阻力。

根据本实用新型实施例的用于燃料电池的单电池100通过在燃料气体供应配流区14(燃料气体排出配流区16)内间隔开地设置多个第一导流凸起20(第二导流凸起21)，从而可以使燃料气体供应配流区14和燃料气体排出配流区16内的燃料气体(例如氢气)没有被分隔为多股，即整个燃料气体供应配流区14和燃料气体排出配流区16内的燃料气体没有间隔，各方向的燃料气体都能掺混。因此，燃料气体在燃料气体供应配流区14和燃料气体排出配流区16内的流动比较自由，从而可以在实现均匀分配燃料气体的前提下，减小燃料气体供应配流区14和燃料气体排出配流区16的面积，进而减小燃料气体供应配流区14和燃料气体排出配流区16内的阻力、提高单电池100的有效工作面积。

根据本实用新型实施例的用于燃料电池的单电池100通过在氧化气体供应配流区13(氧化气体排出配流区15)内间隔开地设置多个第三导流凸起22(第四导流凸起23)，从而可以使氧化气体供应配流区13和氧化气体排出配流区15内的燃料气体(例如氧气)没有被分隔为多股，即整个氧化气体供应配流区13和氧化气体排出配流区15内的氧化气体没有间隔，各方向的氧化气体都能掺混。因此，氧化气体在氧化气体供应配流区13和氧化气体排出配流区15内的流动比较自由，从而可以在实现均匀分配氧化气体的前提下，减小氧化气体供应配流区13和氧化气体排出配流区15的面积，进而减小氧化气体供应配流区13和氧化气体排出配流区15内的阻力、提高单电池100的有效工作面积。

而且，第一导流凸起20、第二导流凸起21、第三导流凸起22和第四导流凸起23中每一者的结构自由灵活，即形状、位置设计更加多元。第一导流凸起20、第二导流凸起21、第三导流凸起22和第四导流凸起23中每一者的整体排布的设计思路是保证反应区4流道内流量分配更均匀，具体导流凸起的位置不固定，形状和大小可根据设计需要进行调配。

可选地，第一导流凸起20、第二导流凸起21、第三导流凸起22和第四导流凸起23中的每一者的截面形状为圆形、椭圆形或多边形。

另外，单电池100的阳极板1在燃料气体供应配流区14的位置与相邻单电池100的阴极板2在氧化气体排出配流区15的位置互相支撑，单电池100的阳极板1在燃料气体排出配流区16的位置与相邻单电池100的阴极板2在氧化气体供应配流区13的位置互相支撑，从而能够增加燃料电池的配流区强度。

如图4-图5所示，第一导流凸起20和第二导流凸起21中的每一者抵靠在第一限位件18上；第三导流凸起22和第四导流凸起23中的每一者抵靠在第二限位件19上。

通过第一导流凸起20和第二导流凸起21与第一限位件18配合进行限位、第三导流凸起22和第四导流凸起23与第二限位件19配合进行限位，可防止位于单电池反应区4的设在阳极板1和阴极板2之间的阳极气体扩散层31和阴极气体扩散层32被过压，能够保证单电池100和燃料电池的性能。

下面参考图7-图8描述根据本实用新型实施例的一种燃料电池200。如图7所示，根据本实用新型实施例的一种燃料电池200包括堆叠在一起的多个单电池100，单电池100为根据本实用新型实施例的用于燃料电池的单电池100，其中相邻两个单电池100之间限定出冷却液流道。

如图8-图10所示，相邻两个单电池100中的一者的阳极板1限定出沿上下方向间隔排列的多个第一子流道。相邻两个单电池100中的另一者的阴极板2限定出沿上下方向间隔排列的多个第二子流道。多个第一子流道和多个第二子流道构成冷却液流道。其中，第一子流道和第二子流道中的一者为沿第一水平方向延伸的第一波浪形凹槽24，第一子流道和第二子流道中的另一者为沿第一水平方向延伸的平直凹槽25或第二波浪形凹槽26。

如图8所示，当第一子流道和第二子流道中的另一者为沿第一水平方向延伸的平直凹槽25时，相邻两个第一波浪形凹槽24中的位于下方的一者和位于上方的一者与同一个平直凹槽25相交，以便相邻两个第一波浪形凹槽24与同一个平直凹槽25连通。

相邻两个第一波浪形凹槽24中的位于下方的一者和位于上方的一者与同一个平直凹槽25相交是指：相邻两个第一波浪形凹槽24中的一者的波峰或靠近波峰的某一段和另一者的波谷或靠近波谷的某一段与同一个平直凹槽在阳极板(阴极板)的厚度方向上相对，以便相邻两个第一波浪形凹槽24与同一个平直凹槽25在它们的相对之处连通。也就是说，阳极板位于第一平面，相邻两个第一波浪形凹槽24中的一者的波峰或靠近波峰的某一段和另一者的波谷或靠近波谷的某一段在该第一平面上的投影与同一个平直凹槽25在该第一平面上的投影相交。

如图8所示，当冷却液流入到上方的一个第一波浪形凹槽24的波峰或靠近波峰的某一段后，冷却液从第一波浪形凹槽24的波峰或靠近波峰的某一段流入第一波浪形凹槽24的波谷或靠近波谷的某一段，然后从与第一波浪形凹槽24的波谷或靠近波峰的某一段流向与其相交的平直凹槽25内，然后从平直凹槽25内流入与平直凹槽25相交的下一个第一波浪形凹槽24的波峰或靠近波峰的某一段内，然后从下一个第一波浪形凹槽24的波峰或靠近波峰的某一段流入下一个第一波浪形凹槽24的波谷或靠近波谷的某一段，以此类推，冷却液自上而下在第一波浪形凹槽24和平直凹槽25内依次交叉流动。

如图9和图10所示，当第一子流道和第二子流道中的另一者为沿第一水平方向延伸的第二波浪形凹槽26时，相邻两个第一波浪形凹槽24中的位于下方的一者和位于上方的一者与同一个第二波浪形凹槽26相交，以便相邻两个第一波浪形凹槽与同一个第二波浪形凹槽26连通。

相邻两个第一波浪形凹槽24中的位于下方的一者和位于上方的一者与同一个第二波浪形凹槽26相交是指：相邻两个第一波浪形凹槽24中的一者的波峰或靠近波峰的某一段和另一者的波谷或或靠近波谷的某一段与同一个第二波浪形凹槽26在阳极板(阴极板)的厚度方向上相对，以便相邻两个第一波浪形凹槽24与同一个第二波浪形凹槽26在它们的相对之处连通。也就是说，阳极板位于第一平面，相邻两个第一波浪形凹槽24中的一者的波峰或靠近波峰的某一段和另一者的波谷或靠近波谷的某一段在该第一平面上的投影与同一个第二波浪形凹槽26在该第一平面上的投影相交。

当冷却液流入到上方的一个第一波浪形凹槽24的波峰或靠近波峰的某一段后，冷却液从第一波浪形凹槽24的波峰或靠近波峰的某一段流入第一波浪形凹槽24的波谷或靠近波谷的某一段，然后从与第一波浪形凹槽24的波谷或靠近波谷的某一段流向与其相交的第二波浪形凹槽26内，然后从第二波浪形凹槽26内流入与第二波浪形凹槽26相交的下一个第一波浪形凹槽24的波峰或靠近波峰的某一段内，然后从下一个第一波浪形凹槽24的波峰或靠近波峰的某一段流入下一个第一波浪形凹槽24的波谷或靠近波谷的某一段，以此类推，冷却液自上而下在第一波浪形凹槽24和第二波浪形凹槽26内依次交叉流动。

另外需要说明的是，如图9-图10所示，相邻两个第一波浪形凹槽24中的位于下方的一者和位于上方的一者与同一个第二波浪形凹槽26相交时，上下依次排列的三个第一波浪形凹槽24中的每一者也可以与同一个第二波浪形凹槽26相交。

由此使得冷却液流道中的冷却液可以自上而下在第一子流道和第二子流道中依次交叉流动，不存在流动滞止区，保证冷却液能完全流过阳极板和阴极板的表面，使相邻两个单电池100之间的冷却液流道中的冷却液流量分配均匀，从而可以均匀冷却单电池100的反应区4，保证单电池100的反应区4内温度分布均匀。

另外，第一波浪形凹槽24与平直凹槽25相交时，既可以是第一波浪形凹槽24的波峰和波谷与平直凹槽25相交，也可以是第一波浪形凹槽24的靠近波峰的某一段和靠近波谷的某一段与平直凹槽25相交。由此能够降低对第一波浪形凹槽24和平直凹槽25的制作精度要求。同理，第一波浪形凹槽24与第二波浪形凹槽26时，既可以是第一波浪形凹槽24的波峰和波谷与第二波浪形凹槽26相交，也可以是第一波浪形凹槽24的靠近波峰的某一段和靠近波谷的某一段与第二波浪形凹槽26相交。当然，第二波浪形凹槽26上的与第一波浪形凹槽24的相交位置可以是第二波浪形凹槽26的波峰和波谷，也可以是第二波浪形凹槽26的靠近波峰的某一段和靠近波谷的某一段。由此能够降低对第一波浪形凹槽24和第二波浪形凹槽26的制作精度要求。

由于冷却液供应歧管孔9设置在反应区4上方，冷却液排出歧管孔10设置在反应区4下方，冷却液上进下出，顺重力方向流动，流动阻力小，可减小水泵耗功。

而且，由于第一子流道24和第二子流道25中的一者可以设置为平直凹槽，使得第一子流道24和第二子流道25配合更加自由。另外平直凹槽与波浪形凹槽搭配，对波浪形凹槽的加工工艺参数要求相对较低，且平直凹本身加工制作方便，所以总体上能够使用于燃料电池的单电池100和燃料电池200的制作成本降低。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

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。在本实用新型的描述中，“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。

在本实用新型中，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，也可以是电连接或彼此可通讯；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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，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”、“上部”和“上面”可是第一特征在第二特征正上部或斜上部，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。

在本实用新型中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种用于燃料电池的单电池，其特征在于，包括阳极板、阴极板和膜电极组件，所述膜电极组件设在所述阳极板和所述阴极板之间，所述膜电极组件包括催化剂涂布膜、阳极气体扩散层和阴极气体扩散层，所述催化剂涂布膜设在所述阳极气体扩散层和所述阴极气体扩散层之间，所述单电池具有反应区以及围绕所述反应区设置的氧化气体供应歧管孔、氧化气体排出歧管孔、燃料气体供应歧管孔、燃料气体排出歧管孔、冷却液供应歧管孔、冷却液排出歧管孔、氧化气体排出缝隙、燃料气体排出缝隙、氧化气体供应配流区、燃料气体供应配流区、氧化气体排出配流区和燃料气体排出配流区，所述氧化气体排出歧管孔通过氧化气体排出缝隙与所述氧化气体排出配流区连通，所述燃料气体排出歧管孔通过所述燃料气体排出缝隙与所述燃料气体排出配流区连通，所述反应区在第一水平方向上位于所述氧化气体供应歧管孔和所述氧化气体排出歧管孔之间，所述反应区在所述第一水平方向上位于所述燃料气体供应歧管孔和所述燃料气体排出歧管孔之间，所述氧化气体供应歧管孔和所述燃料气体排出歧管孔在所述第一水平方向上位于所述反应区的同一侧，所述氧化气体排出歧管孔和所述燃料气体供应歧管孔在所述第一水平方向上位于所述反应区的同一侧，其中所述氧化气体供应歧管孔的下沿位于所述氧化气体排出歧管孔的下沿的上方，所述燃料气体供应歧管孔的下沿位于所述燃料气体排出歧管孔的下沿的上方。

2.根据权利要求1所述的用于燃料电池的单电池，其特征在于，所述燃料气体供应歧管孔的下沿位于所述燃料气体排出歧管孔的上沿的上方，所述氧化气体排出歧管孔的上沿在上下方向上位于所述氧化气体供应歧管孔的上沿和下沿之间。

3.根据权利要求2所述的用于燃料电池的单电池，其特征在于，所述氧化气体排出歧管孔的下沿位于所述氧化气体排出缝隙的下沿的下方，所述氧化气体排出歧管孔的下沿位于所述氧化气体排出配流区的下沿的下方；

所述燃料气体排出歧管孔的下沿位于所述燃料气体排出缝隙的下沿的下方，所述燃料气体排出歧管孔的下沿位于所述燃料气体排出配流区的下沿的下方。

4.根据权利要求1所述的用于燃料电池的单电池，其特征在于，所述燃料气体供应歧管孔位于所述氧化气体排出歧管孔的上方，所述氧化气体供应歧管孔位于所述燃料气体排出歧管孔的上方。

5.根据权利要求1或4所述的用于燃料电池的单电池，其特征在于，所述冷却液供应歧管孔位于所述反应区的上方，所述冷却液排出歧管孔位于所述反应区的下方。

6.根据权利要求1所述的用于燃料电池的单电池，其特征在于，进一步包括：

绝缘边框，所述绝缘边框设在所述阳极板和所述阴极板之间，所述绝缘边框位于所述膜电极组件的至少一部分的外侧；以及

第一限位件和第二限位件，所述第一限位件设在所述绝缘边框与所述阳极板之间，所述第二限位件设在所述绝缘边框与所述阴极板之间。

7.根据权利要求6所述的用于燃料电池的单电池，其特征在于，所述阳极板上设有位于所述燃料气体供应配流区内的多个第一导流凸起和位于所述燃料气体排出配流区内的多个第二导流凸起，所述阴极板上设有位于所述氧化气体供应配流区内的多个第三导流凸起和位于所述氧化气体排出配流区内的多个第四导流凸起；

多个所述第一导流凸起间隔开地设置，多个所述第二导流凸起间隔开地设置，多个所述第三导流凸起间隔开地设置，多个所述第四导流凸起间隔开地设置；

所述第一导流凸起、所述第二导流凸起、所述第三导流凸起和所述第四导流凸起中的每一者的截面形状为圆形、椭圆形或多边形。

8.根据权利要求7所述的用于燃料电池的单电池，其特征在于，所述第一导流凸起和所述第二导流凸起中的每一者抵靠在所述第一限位件上；所述第三导流凸起和所述第四导流凸起中的每一者抵靠在所述第二限位件上。

9.一种燃料电池，其特征在于，包括堆叠在一起的多个单电池，所述单电池为根据权利要求1-8中任一项所述的用于燃料电池的单电池，其中相邻两个所述单电池之间限定出冷却液流道。

10.根据权利要求9所述的燃料电池，其特征在于，相邻两个所述单电池中的一者的阳极板限定出沿上下方向间隔排列的多个第一子流道，相邻两个所述单电池中的另一者的阴极板限定出沿上下方向间隔排列的多个第二子流道，多个所述第一子流道和多个所述第二子流道构成所述冷却液流道，其中所述第一子流道和所述第二子流道中的一者为沿所述第一水平方向延伸的第一波浪形凹槽，所述第一子流道和所述第二子流道中的另一者为沿所述第一水平方向延伸的平直凹槽或第二波浪形凹槽；

相邻两个所述波浪形凹槽中的位于下方的一者和位于上方的一者与同一个所述平直凹槽相交，以便相邻两个所述波浪形凹槽与同一个所述平直凹槽连通；或者

相邻两个所述第一波浪形凹槽中的位于下方的一者和位于上方的一者与同一个所述第二波浪形凹槽相交，以便相邻两个所述第一波浪形凹槽与同一个所述第二波浪形凹槽连通。

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