CN216528965U - 边框结构及具有该结构的电化学电池装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种边框结构及具有该结构的电化学电池装置，边框结构包括垫片组件，垫片组件包括：第一垫片，第一垫片上设置有第一中心腔，第一垫片的边框上设置有第一流体孔和第二流体孔，第一垫片设置在电池装置的膜电极的一侧；第二垫片，第二垫片上设置有第二中心腔，第二垫片的边框上设置有第三流体孔、第四流体孔和连通通道，连通通道连通第三流体孔或第四流体孔与第二中心腔；第二垫片设置在第一垫片远离膜电极的一侧；其中，第一垫片和第二垫片相独立地设置，第一流体孔与第三流体孔相对设置，第二流体孔与第四流体孔相对设置；第一垫片和第二垫片均为矩形框架。本实用新型解决了现有技术中电池堆的边框结构的加工成本较高的问题。

Description

边框结构及具有该结构的电化学电池装置

技术领域

本实用新型涉及电化学电池技术领域，具体而言，涉及一种边框结构及具有该结构的电化学电池装置。

背景技术

在电化学电池(包括燃料电池、电解槽等)的叠堆过程中，如何实现水/气流路与反应腔相连，而不导致不同气路互串是一个重要的研究问题。

目前，现有的专利中鲜有就此问题给出解决方案的案例，仅有部分给出电化学电池整体方案的案例中包含的部分结构从侧面解决所述问题。一般情况下，可以通过机加工或铸造方式获得具有连通结构的侧向孔，从而实现在连接各节单电池的主管路中包含若干个歧管连通所对应的反应腔的目的。该侧向孔可能位于极板结构件中，也有可能位于框架垫板结构件中，或其它。

然而，如若连通结构不合理或装配环境不匹配，则会出现结构件力学强度不足而导致完整性受到破坏，从而出现氢氧气路互串问题，无法维持氢气侧额定工况，当电化学电池处于高压工况下工作时尤为明显。另外，部分结构本身存在难以加工或加工成本较高等问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种边框结构及具有该结构的电化学电池装置，以解决现有技术中的电池堆的边框结构的加工成本较高的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种边框结构，包括垫片组件，垫片组件包括：第一垫片，第一垫片上设置有第一中心腔，第一垫片的边框上设置有第一流体孔和第二流体孔，第一垫片用于设置在电池装置的膜电极的一侧；第二垫片，第二垫片上设置有第二中心腔，第二垫片的边框上设置有第三流体孔、第四流体孔以及连通通道，连通通道用于连通第三流体孔或第四流体孔与第二中心腔；第二垫片设置在第一垫片远离膜电极的一侧；其中，第一垫片和第二垫片相独立地设置，第一流体孔与第三流体孔相对设置，第二流体孔与第四流体孔相对设置；其中，第一垫片和第二垫片均为矩形框架。

进一步地，第一垫片的制作材料为硬质材料；和/或第二垫片的制作材料为柔性材料且为绝缘材料。

进一步地，第一垫片的制作材料为不锈钢材料或陶瓷材料；和/或第二垫片的制作材料为聚四氟乙烯材料或橡胶材料。

进一步地，垫片组件为两个，两个垫片组件分别设置在膜电极的相对两侧，当两个垫片组件均处于叠置状态时，两个垫片组件的连通通道在同一个平行于膜电极的平面内的投影错位设置。

进一步地，垫片组件为两个，两个垫片组件分别设置在膜电极的相对两侧，当两个垫片组件均处于叠置状态时，两个垫片组件的连通通道在同一个平行于膜电极的平面内的投影平行设置或成预设夹角设置设置。

进一步地，第一垫片为板体，第一流体孔和第二流体孔贯通第一垫片的相对两个板面；和/或第二垫片为板体，第三流体孔、第四流体孔和连通通道贯通第二垫片的相对两个板面。

进一步地，第一垫片包括首尾依次连接的第一条形板、第二条形板、第三条形板以及第四条形板，第一条形板和第三条形板均设置有多个第一流体孔；第二条形板和第四条形板均设置有多个第二流体孔。

进一步地，第二垫片包括首尾依次连接的第五条形板、第六条形板、第七条形板以及第八条形板，第五条形板和第七条形板上均设置有多个第三流体孔第六条形板和第八条形板上均设置有多个第四流体孔；其中，第五条形板和第七条形板上均设置有多个连通通道，多个连通通道与多个第三流体孔一一对应地连通；或者第六条形板和第八条形板上均设置有多个连通通道，多个连通通道与多个第四流体孔一一对应地连通。

进一步地，第一垫片的边角处设置有第一定位孔，第二垫片的边角处设置有第二定位孔，第一定位孔与第二定位孔相对设置；第三流体孔的横截面积大于第一流体孔的横截面积；和/或第四流体孔的截面面积大于第二流体孔的截面面积；和/或第三流体孔230的截面面积大于第四流体孔的截面面积。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种电化学电池装置，包括膜电极、双极板和边框结构，边框结构为上述的边框结构，边框结构的垫片组件夹设在膜电极和双极板之间。

应用本实用新型的技术方案，本实用新型的边框结构包括垫片组件，垫片组件包括：第一垫片，第一垫片上设置有第一中心腔，第一垫片的边框上设置有第一流体孔和第二流体孔，第一垫片用于设置在电池装置的膜电极的一侧；第二垫片，第二垫片上设置有第二中心腔，第二垫片的边框上设置有第三流体孔、第四流体孔以及用于连通第三流体孔和/或第四流体孔与第二中心腔的连通通道；第二垫片设置在第一垫片远离膜电极的一侧；其中，第一垫片和第二垫片相独立地设置，第一流体孔与第三流体孔相对设置，第二流体孔与第四流体孔相对设置。本实用新型通过将常规的一体化的支撑结构拆分为第一垫片和第二垫片，这样，边框结构的垫片组件的材料不必同时考虑绝缘性、结构强度等的性能问题，降低了对材料的选择的多重限制，可以选择结构强度好而绝缘性差或结构强度差而绝缘性好的材料，解决了常规方法中选材难、昂贵或可替换性较差的的问题，同时，采用这种分体式结构，每个组件都可以使用易加工的简单结构，从而节省制造成本，并在一定程度上简化了设计和加工难度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的边框结构的实施例的第一个方向的剖面结构示意图；

图2示出了根据本实用新型的边框结构的实施例的第二个方向的剖面结构示意图；

图3示出了根据本实用新型的边框结构的实施例的阳极软垫片的结构示意图；

图4示出了根据本实用新型的边框结构的实施例的阴极软垫片的结构示意图；

图5示出了根据本实用新型的边框结构的实施例的硬垫片的结构示意图；

图6示出了根据本实用新型的边框结构的实施例的第一种双极板的结构示意图；

图7示出了根据本实用新型的边框结构的第二种双极板的实施例的剖面结构示意图；

图8示出了根据本实用新型的边框结构的第二种硬垫片的实施例的剖面结构示意图；

图9示出了根据现有技术的边框板结构的实施例的结构示意图；

图10示出了根据现有技术的阳极框架的实施例的结构示意图；以及

图11示出了根据现有技术的电解器结构的实施例的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1’、边框板结构；10’、肋原件；11’、第一密封槽；12’、第二密封槽；111’、第一水/气通道；112’、第二水/气通道；113’、第三水/气通道；114’、第四水/气通道；101’、中心区域；102’、外围区域；

2’、阳极框架；20’、环形构件；21’、内表面；22’、外表面；23’、上表面；24’、下表面；210’、水/氧流路；220’、径向通道；230’、氢流路；201’、贯通孔；25’、同心肋结构；

30’、密封支撑结构；31’、水/气进出通道；

1、垫片组件；10、第一垫片；11、第一条形板；12、第二条形板；13、第三条形板；14、第四条形板；101、第一中心腔；110、第一流体孔；120、第二流体孔；111、第一定位孔；130、限位凸沿；20、第二垫片；21、第一软垫片；22、第二软垫片；23、第五条形板；24、第六条形板；25、第七条形板；26、第八条形板；201、第二中心腔；230、第三流体孔；240、第四流体孔；200、连通通道；210、第一连通通道；220、第二连通通道；211、第二定位孔；2、膜电极；3、双极板；30、巡检耳；31、流道齿；311、第三定位孔；310、第五流体孔；320、第六流体孔；4、催化剂层；5、扩散层。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

请参考图1至图8，本实用新型提供了一种边框结构，包括垫片组件1，垫片组件1包括：第一垫片10，第一垫片10上设置有第一中心腔101，第一垫片10的边框上设置有第一流体孔110和第二流体孔120，第一垫片10用于设置在电池装置的膜电极2的一侧；第二垫片20，第二垫片20上设置有第二中心腔201，第二垫片20的边框上设置有第三流体孔230、第四流体孔240以及连通通道200，连通通道200用于连通第三流体孔230或第四流体孔240与第二中心腔201；第二垫片20设置在第一垫片10远离膜电极2的一侧；其中，第一垫片10和第二垫片20相独立地设置，第一流体孔110与第三流体孔230相对设置，第二流体孔120与第四流体孔240相对设置；其中，第一垫片和第二垫片均为矩形框架。

本实用新型的边框结构包括垫片组件1，垫片组件1包括：第一垫片10，第一垫片10上设置有第一中心腔101，第一垫片10的边框上设置有第一流体孔110和第二流体孔120，第一垫片10用于设置在电池装置的膜电极2的一侧；第二垫片20，第二垫片20上设置有第二中心腔201，第二垫片20的边框上设置有第三流体孔230、第四流体孔240以及用于连通第三流体孔230和/或第四流体孔240与第二中心腔201的连通通道200；第二垫片20设置在第一垫片10远离膜电极2的一侧；其中，第一垫片10和第二垫片20相独立地设置，第一流体孔110与第三流体孔230相对设置，第二流体孔120与第四流体孔240相对设置；其中，第一垫片和第二垫片均为矩形框架。本实用新型通过将常规的一体化的支撑结构拆分为第一垫片10和第二垫片20，这样，边框结构的垫片组件的材料不必同时考虑绝缘性、结构强度等的性能问题，降低了对材料的选择的多重限制，可以选择结构强度好而绝缘性差或结构强度差而绝缘性好的材料，解决了常规方法中选材难、昂贵或可替换性较差的的问题；同时，采用这种分体式结构，每个组件都可以使用易加工的简单结构，从而节省制造成本，并在一定程度上简化了设计和加工难度。

在本实用新型的实施例中，第一垫片10的制作材料为硬质材料；和/或第二垫片20的制作材料为柔性材料且为绝缘材料。

其中，第一垫片10可选用具有较高力学性能的材料，第二垫片20可选用具有较好绝缘性能的材料。

可选地，第一垫片10的制作材料为不锈钢材料或陶瓷材料；和/或第二垫片20的制作材料为聚四氟乙烯材料或橡胶材料。

由于软垫片(第二垫片20)本身具备极强的密封特性，因此，本实用新型的边框结构无需额外选用专门的密封结构，如密封条等；同时，为了给连通通道200提供足够的力学强度，硬垫片(第一垫片10)应选用强度较高的材料，因而不必考虑绝缘性能或密封性能方面的因素的影响。

通过软垫片(第二垫片20)提供的绝缘和密封性能，保证了电化学电池的密封，并尽量降低了欧姆损耗。

具体地，垫片组件1为两个，两个垫片组件1分别设置在膜电极2的相对两侧，当两个垫片组件1均处于叠置状态时，两个垫片组件1的连通通道200在同一个平行于膜电极2的平面内的投影错位设置。

可选地，垫片组件1为两个，两个垫片组件1分别设置在膜电极2的相对两侧，当两个垫片组件1均处于叠置状态时，两个垫片组件1的连通通道200在同一个平行于膜电极2的平面内的投影平行设置或呈预设夹角设置。

可选地，当两个垫片组件1均处于叠置状态时，两个垫片组件1的连通通道200在同一个平行于膜电极2的平面内的投影垂直设置。

具体地，两个垫片组件1的连通通道200的投影不能相互重叠。

具体地，两个垫片组件1中的第一垫片10分别紧贴着膜电极2的两侧，用于提供结构强度支撑，使连通通道200在有压力的条件下不会发生变形和互串，以保持电化学电池堆在有压力的条件下的结构稳定性。

具体地，第一垫片10为板体，第一流体孔110和第二流体孔120贯通第一垫片10的相对两个板面。

具体地，第二垫片20为板体，第三流体孔230、第四流体孔240和连通通道200贯通第二垫片20的相对两个板面。

如图5所示，第一垫片10包括首尾依次连接的第一条形板11、第二条形板12、第三条形板13以及第四条形板14，第一条形板11和第三条形板13均设置有多个第一流体孔110；第二条形板12和第四条形板14均设置有多个第二流体孔120。

如图3和图4所示，第二垫片20包括首尾依次连接的第五条形板23、第六条形板24、第七条形板25以及第八条形板26，第五条形板23和第七条形板25上均设置有多个第三流体孔230第六条形板24和第八条形板26上均设置有多个第四流体孔240；其中，第五条形板23和第七条形板25上均设置有多个连通通道200，多个连通通道200与多个第三流体孔230一一对应地连通；或者第六条形板24和第八条形板26上均设置有多个连通通道200，多个连通通道200与多个第四流体孔240一一对应地连通。

如图6所示，本实用新型的电化学装置包括：双极板3，双极板3设置在第二垫片20的远离第一垫片10的一侧，并与第二垫片20接触。

在本实用新型的实施例中，一个膜电极2和位于该膜电极2两侧的垫片组件1构成一个电池单元，电池单元为N个，双极板3的数量为N+1个，以使各个电池单元的相对两侧均具有一个双极板3。

在本实用新型的实施例中，双极板3为矩形板，双极板3无中心腔。

具体地，双极板3包括多个第五流体孔310和多个第六流体孔320，多个第五流体孔310和多个第六流体孔320绕双极板3的外周围间隔设置，多个第五流体孔310沿第一预设方向间隔设置，沿第一预设方向间隔设置的第五流体孔310有两组，两组第五流体孔310相互平行；多个第六流体孔320沿第二预设方向间隔设置，沿第二预设方向间隔设置的多个第六流体孔320有两组，两组第六流体孔320相互平行地设置。

此外，双极板3还包括多个第三定位孔311，各个第三定位孔311分别设置在双极板3的各个拐角处。

优选地，各个第三定位孔311对称分布。

其中，第一流体孔110、第三流体孔230、第五流体孔310为第一类流体孔，第一类流体孔用于形成第一类流体的水/气流路；第二流体孔120、第四流体孔240和第六流体孔320为第二类流体孔，第二类流体孔用于形成第二类流体的水/气流路，第一类流体孔和第二类流体孔的位置均可根据电化学电池的实际情况而设定。

在本实用新型的实施例中，第一类流体孔和第二类流体孔仅为区别流体的不同流向而做的描述，其中，第一类流体和第二类流体可以是相同或不同的气体、液体或气液混合物。

可选地，双极板3上设置有巡检耳30，巡检耳30可设置在双极板3上的任意位置，或者巡检耳30设置在双极板3的一个或多个边角处。

在实际使用过程中，多节电池单元叠加后形成电化学电池，此时需要将导线(巡检线)连接至双极板3上以监测每一个电池单元的电压。

如图1至图4所示，第二垫片20包括第一软垫片21和第二软垫片22，多个连通通道200包括多个第一连通通道210和多个第二连通通道220，多个第一连通通道210设置在第一软垫片21上，多个第二连通通道220设置在第二软垫片22上。

具体地，在第一软垫片21中，第一连通通道210与多个第三流体孔230一一对应地设置，在第二软垫片22中，第二连通通道220与多个第四流体孔一一对应地设置。

在本实用新型的实施例中，第一软垫片21为阳极软垫片，第二软垫片22为阴极软垫片。

具体地，第一垫片10和第二垫片20均为矩形框，第一垫片10的边角处设置有第一定位孔111，第二垫片20的边角处设置有第二定位孔211，第一定位孔111和第二定位孔211相对设置。

优选地，第三流体孔230的横截面积大于第一流体孔110的横截面积；和/或第四流体孔240的截面面积大于第二流体孔120的截面面积；和/或第三流体孔230的截面面积大于第四流体孔240的截面面积。这样，可以为软材料(第二垫片20)的受压变形提供形变空间。

可选地，第一定位孔111、第二定位孔211和第三定位孔311的数量、尺寸、位置可根据实际情况而定。

可选地，第一定位孔111的截面面积、第二定位孔211的截面面积和第三定位孔311的截面面积相同。

优选地，各个第一定位孔111对称分布；各个第二定位孔211对称分布。

在本实用新型的实施例中，第一垫片10和第二垫片20均为方形环状薄片。

可选地，第一垫片10和第二垫片20的形状可根据电化学电池整体的实际情况而设定。

在本实用新型提供的另一个实施例的第一垫片10的结构中，如图8所示，第一垫片10的端部设置有限位凸沿130，限位凸沿130位于第二垫片20的周向外侧以对第二垫片20进行限位。

具体地，限位凸沿130的高度根据第二垫片20的厚度设定，限位凸沿130的内表面可贴合第二垫片20的外表面。

具体地，第二垫片20的远离膜电极2的一端的端面凸出于限位凸沿130的远离膜电极2的一端的端面，该结构可进一步限定第二垫片20的定位空间，阻止其在受压条件下的横向位移，从而增加电化学电池堆的耐压能力。

具体地，限位凸沿130可根据实际需求设定。

本实用新型还提供了一种电池装置，包括膜电极2、双极板3和边框结构，边框结构为上述的边框结构，边框结构的垫片组件1夹设在膜电极2和双极板3之间。

具体地，双极板3可选用具有良好导电性能和耐腐蚀性能的材料。

可选地，双极板3的制作材料为钛、铂、不锈钢等。

在本实用新型的实施例中，第一软垫片21所在位置为电池装置的阳极侧，第二软垫片22所在位置为阴极侧。

可选地，位于阳极侧第一垫片10和位于阴极侧的第一垫片10可以是不同形状的垫片，第一垫片10没有与第一中心腔101连通的连通通道。

具体地，各个双极板3与其对应的第一垫片10的外轮廓相似。

基于以上特点，第一垫片10、第二垫片20和双极板3均可设定为薄片结构而无任何横向结构，从而可通过较简单的加工方式成型，如裁剪、模压、激光切割等加工方式，而不必使用机加工或注塑，降低了加工难度，并在一定程度上节约了加工成本和加工时长，从而提高电化学电池堆整体的经济效益。

在本实用新型的实施例中，电池装置还包括：催化剂层4和扩散层5，催化剂层4和扩散层5均有两层，沿第一垫片10和第二垫片20的分布方向，两层催化剂层4紧贴着膜电极2的两侧相对设置，两层扩散层5分别设置在催化剂层4远离膜电极2的两侧，其中，各个扩散层5均位于双极板3和催化剂层4之间，双极板3位于扩散层远离膜电极2的一侧，以使双极板3连接各电化学电池单槽，并提供一定的结构强度和导电能力。

具体地，第一垫片10的第一中心腔101、第二垫片20的第二中心腔201、膜电极2和双极板3形成中心反应腔，连通通道200与第一垫片10(硬垫片)及双极板3形成水/气连通孔，用于连接水/气和中心反应腔，催化剂层4和扩散层5设置在中心反应腔内。

可选地，可使用注塑或铸造的一体化结构实现本实用新型的水/气连通孔结构，但其加工难度更高，加工成本更贵。

优选地，可通过粘接、烧结等方式将第一垫片10、第二垫片20、双极板3中的全部或部分组合在一起，从而进一步的可额外降低装配难度，简化装配流程。

如图7所示，本实用新型提供了另一种实施例的双极板3的结构，双极板3还包括流道齿31，每个双极板3上均设置有流道齿31，沿双极板3的厚度方向，双极板3的两侧均设置有流道齿31。

可选地，位于第二软垫片22一侧的流道齿31的齿宽与位于第一软垫片21一侧的流道齿31的齿宽相同。

在本实用新型的实施例中，可根据流道齿31的高度调整扩散层5的厚度。该结构可以进一步地降低中心反应腔内流体的流动阻力，同时不影响本实用新型上述结构的运作。

请参考图9，在现有技术的第一个实施例中，提供了一种双极板外围的边框板结构1’，由在中心区域101’布置的金属板和在外围区域102’布置的塑料框架组成。在第一水/气通道111’、第二水/气通道112’、第三水/气通道113’和第四水/气通道114’之间布置有多个肋原件10’，用于加强边框板的刚性和强度。对于相同流体介质的各个水/气通道和中心区域101’之间设有多个密封凹槽，密封凹槽包括第一密封凹槽11’和第二密封凹槽12’。其中，设有分配通道连通各个水/气通道和中心区域101’的连通流道。即：通过注塑而成的塑料框架，其上设有分配通道，并由该塑料框架、密封凹槽中的密封条、(图中未示出的)垫片或垫板，形成闭合通路，实现对应水/气流路主管路和中心区域的反应腔体的连通。

该现有技术存在如下缺点：

①该结构要求塑料框架所用材料具有较高的强度。而行业内的专业技术人员已知该结构组件优选使用具有良好绝缘性能的非金属材料更有利于电化学电池的稳定工作，否则将大大增加运行过程中的欧姆损耗。故在实际条件下兼顾高强度、高绝缘性能且廉价特性的可选材料较少。

②该塑料框架结构要求分配通道设置于中心区域和水/气通道之间，客观上其形貌是一个或多个凹槽，显然其深度要小于整体塑料框架厚度。在实际应用场景中，当塑料框架厚度变薄时，该位置的结构强度也将大幅降低，从而无法支撑其结构强度，这使得该位置成为氢氧互串的薄弱点。而如若增加塑料框架的整体厚度换取更多的结构强度，则大大增加了电化学电池堆的整体成本。

③显然该塑料框架可使用机加工或开模注塑的方式制成，但机加工成本想来偏高，不利于批量生产，而开模注塑的方式一次投入偏高，且如若图纸变化，需重新开模，无法根据实际需要进行灵活变动。

与现有技术的第一个实施例相比，本实用新型将边框板结构分成第一垫片10和第二垫片20，考虑了不同性能，可以在满足力学强度要求的同时做到更薄，从而降低经济成本。

请参考图10，在现有技术的第二个实施例中，提出了一种高压水电解槽的通用电池框架结构。以下引用其所描述的传统框架结构，以阳极框架2’为例，其本质为一体的环形构件20’，由内表面21’、外表面22’、上表面23’和下表面24’围成。水/氧流路210’分布于对向的两侧贯穿上表面23’和下表面24’，并由径向通道220’连通水/氧流路210’和内部反应腔。同样氢流路230’也以相似的方式布置，并由(图中未示出的)阴极框架上连通至内部反应腔。独立的贯通孔201’用于定位。多组阵列排布的同心肋结构25’环绕着各开口和中心区域，用于提供密封能力。即：通过注塑而成的塑料框架，其上设有水/气流路，并在该塑料框架内部侧面设置径向连通孔，实现对应水/气路流路和中心区域的反应腔体的连通。

现有技术中的第二个实施例具有如下缺点：

①相比于现有技术的第一个实施例，该框架结构提高了强度可靠性，但仍然需要非金属材料有较高的材料强度，且需要框架结构有较厚的总体厚度。并且，其框架结构要求的厚度很可能更高。

②该框架结构显然同样具有不易机加工成型或开模后不易修改的问题。

③使用径向连通孔的方式可以增加结构强度，但当流体流量较大时，管道内阻将极大，不利于反应腔内流体的排出，而行业内的技术人员知悉，当气体在反应腔内局部聚集时将导致局部内阻增高，有形成热点的风险。具体地，在边框板内壁打孔的方式决定了其在相同板厚的同时，为了使其结构不失效，须将孔径控制在较小范围内，从而导致管阻更大，增大了电化学电池故障风险，并在一定程度上增加了功耗。

与现有技术的第二个实施例相比，本实用新型的分体式的边框板结构的特点决定了可以通过改变软垫片(第一垫片10)中水/气连通孔的尺寸来控制流体流量大小，并且，客观看来，在占用相同空间的前提下，矩形截面比圆形截面通径流量更大，更加降低了不必要的阻力功耗。

请参考图11，在现有技术的第三个实施例中，提供了一种电解器结构。在其双极板上方布置有阳极一体化结构并嵌入双极板上沿，下方布置密封垫和阴极一体化结构，嵌入密封支撑结构30’的内侧。双极板面上可设置有流道，两侧设置有水/气流路，并由水/气进出通道31’将其与内部反应腔体连通。即：通过一体化双极板结构制成结构强度，上下两侧分别嵌入阴/阳极一体化结构，一体化双极板结构中包含水/气进出通道，实现对应水/气路流路和中心区域的反应腔体的连通。

现有技术中的第三个实施例具有如下缺点：

①该一体化双极板结构无法通过传统机加工方式制成，而铸造方式同样具有开模后不易修改的问题。另外，一般情况下铸造得到的工件表面精度偏低，较难满足电化学电池一般要求的表面粗糙度和应力水平。

②使用一体化双极板结构将导致该结构件灵活性降低，当该结构件中某处改动或发生损坏时，则必须更换整个零件。并且，一体化的双极板结构本身导电，但反应腔以外的通电导体均会产生欧姆损耗，从而额外消耗电力，增加能源投入；该一体化双极板结构将导致更大面积的带电组件外露于电化学电池堆外侧，运行过程中有更大触电风险。

与现有技术的第三个实施例相比，本申请保持最低限度地使用金属组件来提供结构强度，尽可能得避免额外的欧姆损耗和漏电风险。同时，现有技术三所提供的零件结构难以使用常规加工手段获得，而本专利提供的分体式结构，均可简单加工成型，降低了加工难度。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

本实用新型的边框结构包括垫片组件1，垫片组件1包括：第一垫片10，第一垫片10上设置有第一中心腔101，第一垫片10的边框上设置有第一流体孔110和第二流体孔120，第一垫片10用于设置在电池装置的膜电极2的一侧；第二垫片20，第二垫片20上设置有第二中心腔201，第二垫片20的边框上设置有第三流体孔230、第四流体孔240以及用于连通第三流体孔230和/或第四流体孔240与第二中心腔201的连通通道200；第二垫片20设置在第一垫片10远离膜电极2的一侧；其中，第一垫片10和第二垫片20相独立地设置，第一流体孔110与第三流体孔230相对设置，第二流体孔120与第四流体孔240相对设置。本实用新型通过将常规的一体化的支撑结构拆分为第一垫片10和第二垫片20，这样，边框结构的垫片组件的材料不必同时考虑绝缘性、结构强度等的性能问题，降低了对材料的选择的多重限制，可以选择结构强度好而绝缘性差或结构强度差而绝缘性好的材料，解决了常规方法中选材难、昂贵或可替换性较差的的问题，同时，采用这种分体式结构，每个组件都可以使用易加工的简单结构，从而节省制造成本，并在一定程度上简化了设计和加工难度。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种边框结构，其特征在于，包括垫片组件(1)，所述垫片组件(1)包括：

第一垫片(10)，所述第一垫片(10)上设置有第一中心腔(101)，所述第一垫片(10)的边框上设置有第一流体孔(110)和第二流体孔(120)，所述第一垫片(10)用于设置在电池装置的膜电极(2)的一侧；

第二垫片(20)，所述第二垫片(20)上设置有第二中心腔(201)，所述第二垫片(20)的边框上设置有第三流体孔(230)、第四流体孔(240)以及连通通道(200)，所述连通通道(200)用于连通所述第三流体孔(230)或所述第四流体孔(240)与所述第二中心腔(201)；所述第二垫片(20)设置在所述第一垫片(10)远离所述膜电极(2)的一侧；

其中，所述第一垫片(10)和所述第二垫片(20)相独立地设置，所述第一流体孔(110)与所述第三流体孔(230)相对设置，所述第二流体孔(120)与所述第四流体孔(240)相对设置；

其中，所述第一垫片(10)和所述第二垫片(20)均为矩形框架。

2.根据权利要求1所述的边框结构，其特征在于，

所述第一垫片(10)的制作材料为硬质材料；和/或

所述第二垫片(20)的制作材料为柔性材料且为绝缘材料。

3.根据权利要求1所述的边框结构，其特征在于，

所述第一垫片(10)的制作材料为不锈钢材料或陶瓷材料；和/或

所述第二垫片(20)的制作材料为聚四氟乙烯材料或橡胶材料。

4.根据权利要求1所述的边框结构，其特征在于，所述垫片组件(1)为两个，两个所述垫片组件(1)分别设置在所述膜电极(2)的相对两侧，当两个所述垫片组件(1)均处于叠置状态时，两个所述垫片组件(1)的连通通道(200)在同一个平行于所述膜电极(2)的平面内的投影错位设置。

5.根据权利要求1所述的边框结构，其特征在于，所述垫片组件(1)为两个，两个所述垫片组件(1)分别设置在所述膜电极(2)的相对两侧，当两个所述垫片组件(1)均处于叠置状态时，两个所述垫片组件(1)的连通通道(200)在同一个平行于所述膜电极(2)的平面内的投影平行设置或成预设夹角设置。

6.根据权利要求1所述的边框结构，其特征在于，

所述第一垫片(10)为板体，所述第一流体孔(110)和所述第二流体孔(120)贯通所述第一垫片(10)的相对两个板面；和/或

所述第二垫片(20)为板体，所述第三流体孔(230)、所述第四流体孔(240)和所述连通通道(200)贯通所述第二垫片(20)的相对两个板面。

7.根据权利要求1所述的边框结构，其特征在于，所述第一垫片(10)包括首尾依次连接的第一条形板(11)、第二条形板(12)、第三条形板(13)以及第四条形板(14)，所述第一条形板(11)和所述第三条形板(13)均设置有多个所述第一流体孔(110)；所述第二条形板(12)和所述第四条形板(14)均设置有多个第二流体孔(120)。

8.根据权利要求1所述的边框结构，其特征在于，

所述第二垫片(20)包括首尾依次连接的第五条形板(23)、第六条形板(24)、第七条形板(25)以及第八条形板(26)，所述第五条形板(23)和所述第七条形板(25)上均设置有多个所述第三流体孔(230)所述第六条形板(24)和所述第八条形板(26)上均设置有多个第四流体孔(240)；

其中，所述第五条形板(23)和所述第七条形板(25)上均设置有多个连通通道(200)，多个所述连通通道(200)与多个所述第三流体孔(230)一一对应地连通；或者

所述第六条形板(24)和所述第八条形板(26)上均设置有多个连通通道(200)，多个所述连通通道(200)与多个所述第四流体孔(240)一一对应地连通。

9.根据权利要求1所述的边框结构，其特征在于，所述第一垫片(10)的边角处设置有第一定位孔(111)，所述第二垫片(20)的边角处设置有第二定位孔(211)，所述第一定位孔(111)与所述第二定位孔(211)相对设置；所述第三流体孔(230)的横截面积大于所述第一流体孔(110)的横截面积；和/或所述第四流体孔(240)的截面面积大于所述第二流体孔(120)的截面面积；和/或所述第三流体孔(230)的截面面积大于所述第四流体孔(240)的截面面积。

10.一种电化学电池装置，包括膜电极(2)、双极板(3)和边框结构，其特征在于，所述边框结构为权利要求1至9中任一项所述的边框结构，所述边框结构的垫片组件(1)夹设在所述膜电极(2)和所述双极板(3)之间。

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