CN217035680U - 极板、单电池结构、电堆及燃料电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种极板、单电池结构、电堆及燃料电池，沿极板的延伸方向，极板上依次设置有第一进气分配区、第一活化区和第一排气分配区，第一活化区内设置有多个第一流通通道，多个第一流通通道沿极板的宽度方向依次设置，第一流通通道分别与第一进气分配区和第一排气分配区连通；第一流通通道包括相互连通的扩充段和缩减段，扩充段和缩减段沿气体流通方向交替设置，极板上设置有第一进气歧管口和第一排气歧管口，第一进气歧管口位于第一进气分配区的远离第一活化区的一侧，第一排气歧管口位于第一排气分配区的远离第一活化区的一侧。通过本实用新型提供的技术方案，可以解决现有技术中的流通通道排水能力差的问题。

Description

极板、单电池结构、电堆及燃料电池

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体而言，涉及一种极板、单电池结构、电堆及燃料电池。

背景技术

燃料电池通常包括多个单电池结构。通常情况下，单电池结构包括相对设置的两个极板和设置在两个极板之间的膜电极组件。其中，两个极板上均设置有流通通道，以供气体和水流通。但是，现有的单电池结构，其流通通道的排水能力差，进而可能存在水堵塞流通通道的情况，影响单电池结构的性能，最终影响整个燃料电池的性能。

实用新型内容

本实用新型提供一种极板、单电池结构、电堆及燃料电池，以解决现有技术中的流通通道排水能力差的问题。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种极板，沿极板的延伸方向，极板上依次设置有第一进气分配区、第一活化区和第一排气分配区，第一进气分配区和第一排气分配区用于供气体流通，其中，第一活化区内设置有多个第一流通通道，多个第一流通通道沿极板的宽度方向依次设置，第一流通通道分别与第一进气分配区和第一排气分配区连通；其中，第一流通通道包括相互连通的扩充段和缩减段，扩充段和缩减段沿气体流通方向依次交替设置，且极板上设置有用于供流体流通的第一进气歧管口和第一排气歧管口，第一进气歧管口位于第一进气分配区的远离第一活化区的一侧，第一排气歧管口位于第一排气分配区的远离第一活化区的一侧。

进一步地，第一活化区具有多条平直脊和蜿蜒脊，平直脊和蜿蜒脊间隔设置，且平直脊和蜿蜒脊沿极板的宽度方向交替设置，且平直脊和蜿蜒脊的延伸方向均与极板的延伸方向相同，相邻的平直脊和蜿蜒脊之间形成第一流通通道。

进一步地，第一流通通道的宽度设置在0.2mm至0.5mm之间，和/或平直脊的宽度设置在0.3mm至0.5mm之间，和/或蜿蜒脊的宽度设置在0.3mm至0.5mm之间。

进一步地，极板上设置有两个第一容纳槽，两个第一容纳槽分别位于第一活化区的两侧，且两个第一容纳槽的延伸方向与第一活化区的延伸方向相同。

根据本实用新型的另一个方面，提供了一种单电池结构，其包括：第一极板，第一极板为上述中的极板，第一极板上设置有两个第一容纳槽，两个第一容纳槽分别位于第一极板的第一活化区的两侧，且两个第一容纳槽的延伸方向与第一活化区的延伸方向相同；膜电极组件，设置在第一极板的一侧，膜电极组件具有膜电极活化区，膜电极活化区与第一极板的第一活化区相对设置，沿膜电极活化区的宽度方向，膜电极活化区具有相对设置的第一边缘和第二边缘，第一边缘和第二边缘分别位于两个第一容纳槽内，且第一边缘的厚度和第二边缘的厚度均大于膜电极活化区中部的厚度；第二极板，设置在膜电极组件的远离第一极板的一侧，且第二极板与第一极板相对设置。

进一步地，膜电极组件上设置有进气结构和排气结构，进气结构的一端与第一极板的第一进气歧管口连通设置，进气结构的另一端与第一极板的第一进气分配区连通设置，排气结构的一端与第一极板的第一排气歧管口连通设置，排气结构的另一端与第一极板的第一排气分配区连通设置。

进一步地，进气结构包括多个膜电极进气通孔，多个膜电极进气通孔沿膜电极组件的宽度方向间隔设置，膜电极进气通孔的一端与第一进气歧管口连通设置，膜电极进气通孔的另一端与第一进气分配区连通设置；和/或，排气结构包括多个膜电极排气通孔，多个膜电极排气通孔沿膜电极组件的宽度方向间隔设置，膜电极排气通孔的一端与第一排气歧管口连通设置，膜电极排气通孔的另一端与第一排气分配区连通设置。

进一步地，进气结构还包括膜电极进气歧管口，膜电极进气歧管口设置在膜电极进气通孔的远离第一进气分配区的一侧，膜电极进气歧管口和多个膜电极进气通孔均间隔设置；和/或，排气结构还包括膜电极排气歧管口，膜电极排气歧管口设置在膜电极排气通孔的远离第一排气分配区的一侧，膜电极排气歧管口和多个膜电极排气通孔均间隔设置。

进一步地，进气结构还包括膜电极进气歧管口，膜电极进气歧管口设置在膜电极进气通孔的远离第一进气分配区的一侧，膜电极进气歧管口和多个膜电极进气通孔均连通设置，且膜电极进气通孔贯穿膜电极进气歧管口；和/或，排气结构还包括膜电极排气歧管口，膜电极排气歧管口设置在膜电极排气通孔的远离第一排气分配区的一侧，膜电极排气歧管口和多个膜电极排气通孔均连通设置，且膜电极排气通孔贯穿膜电极排气歧管口。

进一步地，膜电极组件包括：质子交换膜；两个边框，两个边框相对设置，且两个边框用于夹持质子交换膜；两个气体扩散层，两个气体扩散层分别设置在两个边框上，两个气体扩散层分别位于两个边框的远离质子交换膜的一侧，且两个气体扩散层均与质子交换膜相对设置，质子交换膜、两个气体扩散层形成的区域形成膜电极活化区。

进一步地，第二极板上设置有第二活化区，第二活化区与第一极板的第一活化区相对设置，第二活化区具有多条间隔设置的直线脊，多条直线脊分别与第一极板的多条平直脊和蜿蜒脊对应设置；或，第二极板上设置有第二活化区，第二活化区与第一极板的第一活化区相对设置，第二活化区的结构与第一极板的第一活化区的结构相同。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种电堆，其包括上述中的极板。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种燃料电池，其包括上述中的电堆。

应用本实用新型的技术方案，扩充段和缩减段沿气体的流通方向依次交替设置，使得流经第一流通通道内的气体的浓度和压力产生变化，进而使得气体的压力梯度得到增加，气体的传输作用得到增强，因此，气体能够对第一流通通道内的水起到疏导作用，并驱动水流运动，减少水堵塞第一流通通道的现象，提升第一流通通道的排水能力，提升燃料电池的性能。

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实施例一提供的极板的结构示意图；

图2示出了图1中A-A处的剖视图；

图3示出了图1中B-B处的剖视图；

图4示出了根据本实用新型实施例二提供的单电池结构的剖视图；

图5示出了图4中C处的局部结构示意图；

图6示出了本实用新型实施例二提供的边框的结构示意图；

图7示出了本实用新型实施例二提供的第二极板的结构示意图；

图8示出了本实用新型实施例二提供的第一极板、膜电极组件和第二极板堆叠后的结构示意图；

图9示出了图8中D处的结构示意图；

图10示出了图8中E-E处的剖视图；

图11示出了图8中F-F处的剖视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、第一极板；

11、第一进气分配区；

121、平直脊；122、蜿蜒脊；

13、第一排气分配区；

14、第一容纳槽；

15、第一进气歧管口；16、第一排气歧管口；17、第一冷却液歧管口；181、第一密封部；182、第二密封部；

20、膜电极组件；

201、进气结构；2011、膜电极进气通孔；2012、膜电极进气歧管口；

202、排气结构；2021、膜电极排气通孔；2022、膜电极排气歧管口；

21、质子交换膜；22、边框；221、膜电极冷却液歧管口；23、气体扩散层；

30、第二极板；

311、直线脊；32、第二容纳槽；

33、第二进气歧管口；34、第二排气歧管口；

35、第二进气分配区；36、第二排气分配区；37、第二冷却液歧管口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1至图3所示，本实用新型实施例一提供了一种极板，沿极板的延伸方向，极板上依次设置有第一进气分配区11、第一活化区和第一排气分配区13，第一进气分配区11和第一排气分配区13用于供气体流通。其中，第一活化区内设置有多个第一流通通道，多个第一流通通道沿极板的宽度方向依次设置，第一流通通道分别与第一进气分配区11和第一排气分配区13连通；其中，第一流通通道包括相互连通的扩充段和缩减段，扩充段和缩减段沿气体流通方向依次交替设置，且极板上设置有用于供流体流通的第一进气歧管口15和第一排气歧管口16。

应用本实用新型的技术方案，扩充段和缩减段沿气体的流通方向依次交替设置，使得流经第一流通通道内的气体的浓度和压力产生变化，进而使得气体的压力梯度得到增加，气体的传输作用得到增强，因此，气体能够对第一流通通道内的水起到疏导作用，并驱动水流动，减少水堵塞第一流通通道的现象，提升第一流通通道的排水能力，提升燃料电池的性能。另外，扩充段和缩减段沿气体的流通方向依次交替设置，能够提升气体的利用率，促进反应的进行。且第一进气分配区11、第一活化区和第一排气分配区13沿极板的延伸方向依次分布，使得气体的流通路径的方向与极板的延伸方向保持一致，进而能够保证气体的流通路径为最短，提升气体的传输速率。

具体地，第一活化区具有多条平直脊121和蜿蜒脊122，平直脊121和蜿蜒脊122间隔设置，且平直脊121和蜿蜒脊122沿极板的宽度方向交替设置，且平直脊121和蜿蜒脊122的延伸方向均与极板的延伸方向相同，相邻的平直脊121和蜿蜒脊122之间形成第一流通通道。平直脊121和蜿蜒脊122交替设置，使得与扩充段对应的第一流通通道的流通面积以及与缩减段对应的第一流通通道的流通面积之间的差值处于一个合理的范围内，避免用于与极板配合的膜电极组件20嵌入到扩充段内堵塞第一流通通道的现象，提升气体以及水流通的顺畅性。另外，平直脊121和蜿蜒脊122交替设置，方便极板的加工成型。

具体地，第一流通通道的宽度设置在0.2mm至0.5mm之间。相邻的平直脊121和蜿蜒脊122之间的间距为第一流通通道的宽度，具体地，第一流通通道具有相对设置的最大宽度和最小宽度。本方案中，第一流通通道的最大宽度小于或等于0.5mm，且第一流通通道的最小宽度大于或等于0.2mm。由于对燃料电池进行装配时，极板和膜电极组件20堆叠设置，当最大宽度大于0.5mm时，可能存在膜电极组件20嵌入到第一流通通道内并堵塞第一流通通道的情况，影响气体和水流通的顺畅性；当最小宽度小于0.2mm时，不方便对极板的加工成型。因此，在本方案中，将第一流通通道的宽度设置在0.2mm至0.5mm之间，既能够保证气体和水流通的顺畅性，也方便对极板进行加工成型。本实施例中，第一流通通道的最大宽度为0.5mm，第一流通通道的最小宽度为0.2mm。具体的，第一流通通道的宽度可设置为0.2mm、0.3mm、0.4mm或0.5mm。

具体地，平直脊121的宽度设置在0.3mm至0.5mm之间，和/或，蜿蜒脊122的宽度设置在0.3mm至0.5mm之间。当平直脊121的宽度或者蜿蜒脊122的宽度小于0.3mm时，平直脊121和蜿蜒脊122的有效电子传输面积较小，进而影响燃料电池的性能；并且，当平直脊121的宽度或者蜿蜒脊122的宽度小于0.3mm时，平直脊121或者蜿蜒脊122的结构强度差，当极板和膜电极组件20堆叠后，可能出现平直脊121或者蜿蜒脊122断裂的情况，进而可能发生气体互窜的情况，影响燃料电池的性能。当平直脊121的宽度或者蜿蜒脊122的宽度大于0.5mm时，第一活化区内的第一流通通道的数量将相应地减少，不利于气体的传输，影响燃料电池的性能。因此本方案将平直脊121的宽度和蜿蜒脊122的宽度设置在上述范围，既能够保证第一流通通道的数量，也能够保证平直脊121和蜿蜒脊122的有效电子传输面积，保证极板的结构强度。具体地，平直脊121的宽度可设置为0.3mm、0.4mm或0.5mm，蜿蜒脊122的宽度可设置为0.3mm、0.4mm或0.5mm。

进一步地，平直脊121的宽度和蜿蜒脊122的宽度相等。本实施例中，平直脊121的宽度和蜿蜒脊122的宽度均为0.4mm。且平直脊121的截面、第一流通通道的截面以及蜿蜒脊122的截面均为梯形。如此设置，能够进一步提升对极板加工时的便捷性。

具体地，极板的厚度设置在0.05mm至0.15mm之间。本方案中，对极板进行加工时，需要采用多组冲压模具对极板进行多次冲压处理。当厚度小于0.05mm时，无法保证极板的结构强度；当厚度大于0.15mm时，不方便对极板的加工成型。因此，本方案中，将极板的厚度设置在0.05mm至0.15mm之间，既能方便对极板的加工成型，也能够保证极板的结构强度。具体地，极板的厚度可设置为0.05mm、0.1mm或0.15mm。本实施例中，极板的厚度设置为0.1mm。

本实施例中，蜿蜒脊122包括顺次连接的第一平直段、蜿蜒段和第二平直段，其中，第一平直段和第二平直段均与平直脊121平行设置。其中，蜿蜒段包括顺次连接多个的直线段，相邻两个直线段之间的夹角设置在110°至175°之间，且相邻两个直线段交汇处设置圆角，且圆角半径设置在10mm至25mm之间。具体地，相邻两个直线段之间的夹角可设置为110°、120°、150°或175°。圆角半径可设置为10mm、20mm或25mm。本实施例中，相邻两个直线段之间的夹角设置为120°，圆角半径设置为10mm。上述设置，使得与第一平直段对应的第一流通通道为直线型。如此设置，能够保证气体流入至第一流通通道内的顺畅性，且能够保证气体流入到多个第一流通通道内的一致性和均匀性；同理，与第二平直段对应的第一流通通道也为直线型，如此设置，能够保证气体由第一流通通道流入至第一排气分配区13的顺畅性以及一致性。

进一步地，极板上设置有两个第一容纳槽14，两个第一容纳槽14分别位于第一活化区的两侧，且两个第一容纳槽14的延伸方向与第一活化区的延伸方向相同。

如图1至图8所示，本实用新型实施例二提供了一种单电池结构，其包括第一极板10、膜电极组件20和第二极板30，第一极板10为实施例一中的极板。其中，膜电极组件20设置在第一极板10的一侧，膜电极组件20具有膜电极活化区，膜电极活化区与第一极板10的第一活化区相对设置，沿膜电极活化区的宽度方向，膜电极活化区具有相对设置的第一边缘和第二边缘，第一边缘和第二边缘分别位于两个第一容纳槽14内，且第一边缘的厚度和第二边缘的厚度均大于膜电极活化区中部的厚度；第二极板设置在膜电极组件20的远离第一极板10的一侧，且第二极板30与第一极板10相对设置。

本实施例中，第一容纳槽14为冲压成型。第一容纳槽14的设置，能够对膜电极活化区的第一边缘和第二边缘进行避让，避免膜电极活化区的第一边缘和第二边缘受到挤压作用，进而能够避免膜电极活化区的第一边缘和第二边缘处产生局部热点，保证燃料电池的安全性能。且膜电极活化区的第一边缘的厚度和第二边缘的厚度均大于膜电极活化区中部的厚度。如此设置，能够保证膜电极组件20的结构强度，提高燃料电池的性能，进而能够延长燃料电池的寿命。

如图1、图6至图11所示，膜电极组件20上设置有进气结构201和排气结构202，膜电极组件20与第一极板10堆叠后，进气结构201的一端与第一进气歧管口15连通设置，进气结构201的另一端与第一进气分配区11连通设置，排气结构202的一端与第一排气歧管口16连通设置，排气结构202的另一端与第一排气分配区13连通设置。燃料电池工作时，气体经过第一进气歧管口15进入，之后依次经过进气结构201、第一进气分配区11、多个第一流通通道、第一排气分配区13、排气结构202，最终经过第一排气歧管口16排出。本方案中，将进气结构201和排气结构202设置在膜电极组件20上，能够减少对第一极板10的设计周期和成型周期，且将进气结构201和排气结构202设置在膜电极组件20上，加工成本较低。

其中，进气结构201包括膜电极进气通孔2011，膜电极进气通孔2011沿膜电极组件20的宽度方向间隔设置有多个，且膜电极进气通孔2011的一端与第一进气歧管口15连通设置，膜电极进气通孔2011的另一端与第一进气分配区11连通管设置。具体地，利用上述结构，在向第一进气歧管口15通入气体后，气体通过膜电极进气通孔2011进入极板与膜电极组件20之间的空腔内并参与反应。

本实施例中，进气结构201还包括膜电极进气歧管口2012，膜电极进气歧管口2012与膜电极进气通孔2011间隔设置，且膜电极进气歧管口2012设置在膜电极进气通孔2011的远离第一进气分配区11的一侧，且膜电极进气歧管口2012与第一进气歧管口15相对设置，膜电极进气歧管口2012的尺寸小于第一进气歧管口15的尺寸。如此设置，能够使得膜电极组件20对第一极板10进行隔挡，避免第一极板10与第二极板30之间相互接触而发生短路的现象。其中，膜电极进气歧管口2012和膜电极进气通孔2011可以间隔设置，也可以将膜电极进气通孔2011的一端贯穿膜电极进气歧管口2012设置。将膜电极进气通孔2011的一端贯穿膜电极进气歧管口2012，易导致膜电极进气通孔2011发生变形，降低膜电极进气通孔2011的结构强度，因此在本实施例中，将膜电极进气歧管口2012和膜电极进气通孔2011间隔设置，如此能够保证装置的结构强度，提高使用寿命。

利用上述结构，当多个单电池结构相互堆叠并形成电堆后，多个单电池结构的多个第一进气歧管口15和膜电极进气歧管口2012相互连通，并形成总进气通道，电堆工作时，向总进气通道内通入气体，通入到总进气通道的气体分别由多个第一进气歧管口15进入到各个单电池结构内并参与反应。以一个单电池结构为例进行说明，气体流通至第一进气歧管口15后，通过膜电极进气通孔2011进入到第一极板10与膜电极组件20之间的空腔内并参与反应。

其中，排气结构202包括膜电极排气通孔2021，膜电极排气通孔2021沿膜电极组件20的宽度方向间隔设置有多个，且膜电极排气通孔2021的一端与第一排气歧管口16连通设置，膜电极排气通孔2021的另一端与第一排气分配区13连通设置。具体地，利用上述结构，气体在参与反应后，通过膜电极排气通孔2021进入第一排气歧管口16内并从单电池结构内排出。

本实施例中，排气结构还包括膜电极排气歧管口2022，膜电极排气歧管口2022设置在膜电极排气通孔2021的远离第一排气分配区13的一侧，且膜电极排气歧管口2022与第一排气歧管口16相对设置，膜电极排气歧管口2022的尺寸小于第一排气歧管口16的尺寸。如此设置，能使得膜电极组件20对第一极板10与第二极板30进行隔挡，避免第一极板10与第二极板30之间相互接触而发生短路的现象。其中，膜电极排气歧管口2022和膜电极排气通孔2021可以间隔设置，也可以将膜电极排气通孔2021的一端贯穿膜电极排气歧管口2022设置。将膜电极排气通孔2021的一端贯穿膜电极排气歧管口2022，易导致膜电极排气通孔2021发生变形，降低膜电极排气通孔2021的结构强度，因此，本实施例中，将膜电极排气歧管口2022和膜电极排气通孔2021间隔设置，如此能够保证装置的结构强度，提高使用寿命。

利用上述结构，当多个单电池结构相互堆叠形成电堆后，多个单电池结构的第一排气歧管口16和膜电极排气歧管口2022相互连通并形成总排气通道。以一个单电池结构为例进行说明，流通到该单电池结构的第一极板10与膜电极组件20之间的空腔内的气体中，一部分气体参与反应并生成水，另一部分气体未参与反应，未参与反应的气体和生成的水由该单电池结构的膜电极排气通孔2021流通入总排气通道，并经过总排气通道排出。

如图4和图5所示，膜电极组件20包括质子交换膜21、两个边框22和两个气体扩散层23。其中，两个边框22相对设置，且两个边框22用于夹持质子交换膜21。两个气体扩散层23分别设置在两个边框22上，两个气体扩散层23分别位于两个边框22的远离质子交换膜21的一侧，且两个气体扩散层23均与质子交换膜21相对设置，质子交换膜21、两个气体扩散层23形成的区域形成膜电极活化区。上述设置，结构简单，且方便膜电极组件20的装配成型。

具体地，两个边框22贴合设置，且两个边框22的形状相同。如图6所示，沿边框22的延伸方向，边框22具有顺次连接的第一平板区、中部区和第二平板区，膜电极进气歧管口2012和膜电极进气通孔2011设置在第一平板区，膜电极排气歧管口2022和膜电极排气通孔2021设置在第二平板区，中部区设置一个矩形通孔。两个气体扩散层23和质子交换膜21均与矩形通孔对应设置，且气体扩散层23的轮廓和质子交换膜21的轮廓均大于矩形通孔的轮廓。两个气体扩散层23的边缘分别与两个边框22搭接，且气体扩散层23的边缘的厚度大于气体扩散层23的中部的厚度。气体扩散层23与边框22搭接的部分与第一容纳槽14对应设置。

进一步地，边框22具有第一拐角处、第二拐角处、第三拐角处和第四拐角处，且本实施例中设置有两组进气结构201、两组排气结构202。其中，第一组进气结构201设置在第一拐角处，与第一组进气结构201对应设置的第一组排气结构202设置在第三拐角处，第二组进气结构201设置在第二拐角处，与第二组进气结构201对应设置的第二组排气结构202设置在第四拐角处。并且，第一组进气结构201和第一组排气结构202以第一极板10的中心为中心对称设置，第二组进气结构201和第二组排气结构202以第一极板10的中心成中心对称设置。其中，第一组进气结构201的形状以及尺寸和第二组进气结构201的形状以及尺寸可相同也可不同，第一组排气结构202的形状和尺寸与第二组排气结构202的形状和尺寸可相同也可不同，具体可根据实际工况进行调整。如此设置，使得进气结构201和排气结构202的分布更为合理，且方便对进气结构201和排气结构202加工成型。

以第一组进气结构201为例进行说明，膜电极进气歧管口2012的截面为矩形，且膜电极进气歧管口2012的长度方向与第一极板10的长度方向垂直。膜电极进气通孔2011设置在膜电极进气歧管口2012的靠近矩形通孔的一侧，膜电极进气通孔2011沿膜电极进气歧管口2012的宽度方向并排设置有多个，膜电极进气通孔2011与膜电极进气歧管口2012之间具有间隔，且多个膜电极进气通孔2011沿膜电极进气歧管口2012至矩形通孔的方向呈放射状分布。膜电极进气通孔2011和膜电极进气歧管口2012之间具有间隔，能够避免膜电极进气歧管口2012与膜电极进气通孔2011连通，进而能够避免边框22发生撕裂，保证边框22的结构稳定性。并且，沿膜电极进气歧管口2012至矩形通孔的延伸方向，多个膜电极进气通孔2011呈放射状分布，能够提升气体传输的顺畅性，保证气体传输至第一进气分配区11的稳定性以及均匀性。

本实施例中，第一组排气结构202中的膜电极排气歧管口2022的尺寸大于第一组进气结构201中的膜电极进气歧管口2012的尺寸，第二组排气结构202中的膜电极排气歧管口2022的尺寸大于第二组进气结构201中的膜电极进气歧管口2012的尺寸。上述设置，能够保证气体排出的顺畅性。

第一极板10和膜电极组件20堆叠后，第一极板10上的第一进气歧管口15和边框22上的第一拐角处的两个膜电极进气歧管口2012相对应，第一极板10上的第一排气歧管口16和边框22上的第三拐角处的膜电极排气歧管口2022相对应。

以其中一组进气结构201和与之对应的第一进气歧管口15为例，沿第一极板10和膜电极组件20的堆叠方向，膜电极进气歧管口2012的轮廓位于第一进气歧管口15的轮廓内，且部分膜电极进气通孔2011位于第一进气歧管口15的轮廓内。边框22的材质较软，上述设置，能够使得第一极板10对膜电极进气歧管口2012附近的边框22进行挤压，保证边框22的结构稳定性。

进一步地，沿第一进气歧管口15至第一进气分配区11的方向，第一极板10还具有相邻设置的第一进气隔挡槽和进气隔挡脊，第一进气隔挡槽和进气隔挡脊的延伸方向均与第一极板10的延伸方向垂直。如此设置，使得膜电极组件20与第一极板10堆叠后，第一极板10的进气隔挡脊能够与膜电极组件20的边框22相贴合，并对膜电极组件20的边框22进行支撑，保证气体只能由多个膜电极进气通孔2011进入至第一进气分配区11，保证气体流入到第一分配区的均匀性以及一致性，同时也能够防止边框22与第一极板10之间发生相对位移，保证边框22的稳定性。

如图1、图6至图11所示，第一进气分配区11具有多条间隔设置的第一导流脊，第一导流脊并排设置有多个，且沿第一进气歧管口15至第一活化区的方向，多个第一导流脊呈放射状分布，且相邻两条第一导流脊之间形成供气体流通的第一通道。当第一极板10和膜电极组件20堆叠后，膜电极进气通孔2011与第一通道连通。上述设置，使得气体进入到膜电极进气通孔2011后，经过第一通道并进入至第一活化区。如此设置，能够保证气体由膜电极进气通孔2011流入至第一活化区的顺畅性以及均匀性。

进一步地，沿第一排气分配区13至第一排气歧管口16的方向，第一极板10还具有相邻设置的排气隔挡脊和第一排气隔挡槽，排气隔挡脊和第一排气隔挡槽的延伸方向均与第一极板10的延伸方向垂直。如此设置，使得第一极板10和膜电极组件20堆叠后，第一极板10的排气隔挡脊能够与膜电极组件20的边框22性贴合，并对膜电极组件20的边框22进行支撑，防止边框22与第一极板10之间发生相对位移，保证边框22的稳定性。第一排气分配区13与第一进气分配区11以第一极板10的中心成中心对称设置。

如图1所示，第一极板10还设置有两个第一冷却液歧管口17，两个第一冷却液歧管口17分别设置在第一平板区的中部和第二平板区的中部。其中，第一组第一进气歧管口15、第一进气分配区11、第一活化区、第一排气分配区13、第一组第一排气歧管口16顺次排布形成的区域为第一气体流通区域。膜电极组件20具有两个膜电极冷却液歧管口221，且两个膜电极冷却液歧管口221均设置在边框22上，并分别与两个第一冷却液歧管口17相对设置。

如图4所示，单电池结构还包括五组第一密封部181，五组第一密封部181均设置在第一极板10和膜电极组件20之间。其中第一组第一密封部181环形设置在第一气体流通区域的外周，第二组第一密封部181环形设置在第二组第一进气歧管口15的外周，第三组第一密封部181环形设置在第二组第一排气歧管口16的外周，第三组第一密封部181和第四组第一密封部181分别环形设置在两个第一冷却液歧管口17的外周。上述设置，能够保证对气体以及冷却液的密封效果，避免气体和冷却液发生互窜。

如图7所示，第二极板30上设置有第二活化区，第二活化区与第一活化区相对设置，第二活化区具有多条间隔设置的直线脊311，多条直线脊311分别与多条平直脊121和蜿蜒脊122对应设置；或，单电池结构还包括第二极板30，第二极板30上设置有第二活化区，第二活化区与第一活化区相对设置，且第二活化区的结构与第一活化区的结构相同。

如图5和图7所示，第二活化区具有多条间隔设置的直线脊311，且多条直线脊311分别与多条平直脊121和蜿蜒脊122对应设置，直线脊311的宽度与平直脊121的宽度相同，且相邻两条直线脊311之间形成第二流通通道，当第二极板30上的多个第二流通通道分别与第一极板10上的多个第一流通通道相对设置。且第二极板30上具有两个第二容纳槽32，两个第二容纳槽32分别与第一极板10上的两个第一容纳槽14对应设置，两个第二边缘分别与第一极板10上的两个第一边缘对应设置。

如图7至图11所示，第二极板30上设置有第二进气歧管口33和第二排气歧管口34，且第二进气歧管口33与膜电极组件20上的第二拐角处的膜电极进气歧管口2012相对设置，第二排气歧管口34和膜电极组件20上的第四拐角处的膜电极排气歧管口2022对应设置。第二极板30上还设置有第二进气分配区35和第二排气分配区36，其中，第二进气分配区35和膜电极组件20的第二拐角处的进气结构201连通，第二排气分配区36和膜电极组件20的第四拐角处的排气结构202连通。如此设置，能够使得膜电极组件20两侧的气体相对流动，促进气体反应效果，保证燃料电池的性能。

具体地，第二进气分配区35沿第二进气歧管口33至第二活化区的方向相邻设置有两个，且两个第二进气分配区35连通设置，靠近第二活化区的第二进气分配区35的宽度大于靠近第二进气歧管口33的第二进气分配区35的宽度。第二进气分配区35具有多个第二导流脊，多个第二导流脊沿第二极板30的宽度方向间隔设置，且多个第二导流脊沿靠近第二拐角处的第二进气歧管口33至第二活化区的方向呈放射状分布。相邻两个第二导流脊之间形成第二流通通道。

沿第二进气歧管口33至第二进气分配区35的方向，第二极板30上还相邻设置有第二进气隔挡槽和第二进气隔挡脊，第二进气隔挡槽和第二进气隔挡脊的延伸方向均与第二极板30的长度方向垂直。并且，本实施例中，第二极板30上还具有进气支撑脊，进气支撑脊设置在靠近第二进气歧管口33的第二进气分配区35，且进气支撑脊横跨多个第二导流脊设置，进气支撑脊的延伸方向与第二极板30的宽度方向相同。且第二进气隔挡脊和进气支撑脊能够与膜电极组件20的边框22贴合并对边框22进行支撑，保证膜电极组件20的稳定性。

进一步地，第二排气分配区36与第二进气分配区35以第二极板30的中心对称设置。本实施例还设置有第二排气隔挡槽和第二排气隔挡脊，第二排气隔挡脊与第二进气隔挡脊以第二极板30的中心对称设置，第二排气隔挡槽与第二进气隔挡槽以第二极板30的中心对称设置。本实施例还设置有排气支撑脊，排气支撑脊进气支撑脊以第二极板30的中心对称设置。进一步地，第二极板30上还设置有两个第二冷却液歧管口37，两个第二冷却液歧管口37分别与第一极板10上的两个第一冷却液歧管口17相对设置。

如图5所示，单电池结构还包括五组第二密封部182，五组第二密封部182均设置在第二极板30和膜电极组件20之间，并且，五组第二密封部182与五组第一密封部181相对设置。其中，第二极板30上的相互配合设置的第二进气歧管口33、第二进气分配区35、第二活化区、第二排气分配区36和第二排气歧管口34形成的区域形成第二气体流通区域，其中一组第二密封部182环形设置在第二气体流通区域的外周。

本实用新型实施例三提供了一种单电池结构，与实施例二的不同之处在于，本实施例中，第二极板30上的第二活化区的结构与第一极板10上的第一活化区的结构相同。

本实用新型实施例四提供了一种电堆，其包括实施例一的极板。

本实用新型实施例五提供了一种电堆，其包括实施例二的单电池结构。

本实用新型实施例六提供了一种电堆，其包括实施例三的单电池结构。

本实用新型实施例七提供了一种燃料电池，其包括实施例四提供的电堆。

本实用新型实施例八提供了一种燃料电池，其包括实施例五提供的电堆。

本实用新型实施例八提供了一种燃料电池，其包括实施例六提供的电堆。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

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 (13)

1.一种极板，其特征在于，沿所述极板的延伸方向，所述极板上依次设置有第一进气分配区(11)、第一活化区和第一排气分配区(13)，所述第一进气分配区(11)和所述第一排气分配区(13)用于供气体流通，其中，所述第一活化区内设置有多个第一流通通道，多个所述第一流通通道沿所述极板的宽度方向依次设置，所述第一流通通道分别与所述第一进气分配区(11)和所述第一排气分配区(13)连通；

其中，所述第一流通通道包括相互连通的扩充段和缩减段，所述扩充段和所述缩减段沿气体流通方向依次交替设置，且所述极板上设置有用于供流体流通的第一进气歧管口(15)和第一排气歧管口(16)，所述第一进气歧管口(15)位于所述第一进气分配区(11)的远离所述第一活化区的一侧，所述第一排气歧管口(16)位于所述第一排气分配区(13)的远离所述第一活化区的一侧。

2.根据权利要求1所述的极板，其特征在于，所述第一活化区具有多条平直脊(121)和蜿蜒脊(122)，所述平直脊(121)和所述蜿蜒脊(122)间隔设置，且所述平直脊(121)和所述蜿蜒脊(122)沿所述极板的宽度方向交替设置，且所述平直脊(121)和所述蜿蜒脊(122)的延伸方向均与所述极板的延伸方向相同，相邻的所述平直脊(121)和所述蜿蜒脊(122)之间形成所述第一流通通道。

3.根据权利要求2所述的极板，其特征在于，所述第一流通通道的宽度设置在0.2mm至0.5mm之间；和/或所述平直脊(121)的宽度设置在0.3mm至0.5mm之间，和/或所述蜿蜒脊(122)的宽度设置在0.3mm至0.5mm之间。

4.根据权利要求1所述的极板，其特征在于，所述极板上设置有两个第一容纳槽(14)，两个所述第一容纳槽(14)分别位于所述第一活化区的两侧，且两个所述第一容纳槽(14)的延伸方向与所述第一活化区的延伸方向相同。

5.一种单电池结构，其特征在于，所述单电池结构包括：

第一极板(10)，所述第一极板(10)为权利要求1至4中任意一项所述的极板，所述第一极板(10)上设置有两个第一容纳槽(14)，两个所述第一容纳槽(14)分别位于所述第一极板(10)的第一活化区的两侧，且两个所述第一容纳槽(14)的延伸方向与所述第一活化区的延伸方向相同；

膜电极组件(20)，设置在所述第一极板(10)的一侧，所述膜电极组件(20)具有膜电极活化区，所述膜电极活化区与所述第一活化区相对设置，沿所述膜电极活化区的宽度方向，所述膜电极活化区具有相对设置的第一边缘和第二边缘，所述第一边缘和所述第二边缘分别位于两个所述第一容纳槽(14)内，且所述第一边缘的厚度和所述第二边缘的厚度均大于所述膜电极活化区中部的厚度；

第二极板(30)，设置在所述膜电极组件(20)的远离所述第一极板(10)的一侧，且所述第二极板(30)与所述第一极板(10)相对设置。

6.根据权利要求5所述的单电池结构，其特征在于，所述膜电极组件(20)上设置有进气结构(201)和排气结构(202)，所述进气结构(201)的一端与所述第一极板(10)的第一进气歧管口(15)连通设置，所述进气结构(201)的另一端与所述第一极板(10)的第一进气分配区(11)连通设置，所述排气结构(202)的一端与所述第一极板(10)的第一排气歧管口(16)连通设置，所述排气结构(202)的另一端与所述第一极板(10)的第一排气分配区(13)连通设置。

7.根据权利要求6所述的单电池结构，其特征在于，

所述进气结构(201)包括多个膜电极进气通孔(2011)，多个所述膜电极进气通孔(2011)沿所述膜电极组件(20)的宽度方向间隔设置，所述膜电极进气通孔(2011)的一端与所述第一进气歧管口(15)连通设置，所述膜电极进气通孔(2011)的另一端与所述第一进气分配区(11)连通设置；和/或，

所述排气结构(202)包括多个膜电极排气通孔(2021)，多个所述膜电极排气通孔(2021)沿所述膜电极组件(20)的宽度方向间隔设置，所述膜电极排气通孔(2021)的一端与所述第一排气歧管口(16)连通设置，所述膜电极排气通孔(2021)的另一端与所述第一排气分配区(13)连通设置。

8.根据权利要求7所述的单电池结构，其特征在于，

所述进气结构(201)还包括膜电极进气歧管口(2012)，所述膜电极进气歧管口(2012)设置在所述膜电极进气通孔(2011)的远离所述第一进气分配区(11)的一侧，所述膜电极进气歧管口(2012)和多个所述膜电极进气通孔(2011)均间隔设置；和/或，

所述排气结构(202)还包括膜电极排气歧管口(2022)，所述膜电极排气歧管口(2022)设置在所述膜电极排气通孔(2021)的远离所述第一排气分配区(13)的一侧，所述膜电极排气歧管口(2022)和多个所述膜电极排气通孔(2021)均间隔设置。

9.根据权利要求7所述的单电池结构，其特征在于，

所述进气结构(201)还包括膜电极进气歧管口(2012)，所述膜电极进气歧管口(2012)设置在所述膜电极进气通孔(2011)的远离所述第一进气分配区(11)的一侧，所述膜电极进气歧管口(2012)和多个所述膜电极进气通孔(2011)均连通设置，且所述膜电极进气通孔(2011)贯穿所述膜电极进气歧管口(2012)；和/或，

所述排气结构(202)还包括膜电极排气歧管口(2022)，所述膜电极排气歧管口(2022)设置在所述膜电极排气通孔(2021)的远离所述第一排气分配区(13)的一侧，所述膜电极排气歧管口(2022)和多个所述膜电极排气通孔(2021)均连通设置，且所述膜电极排气通孔(2021)贯穿所述膜电极排气歧管口(2022)。

10.根据权利要求5所述的单电池结构，其特征在于，所述膜电极组件(20)包括：

质子交换膜(21)；

两个边框(22)，两个所述边框(22)相对设置，且两个所述边框(22)用于夹持所述质子交换膜(21)；

两个气体扩散层(23)，两个所述气体扩散层(23)分别设置在两个所述边框(22)上，两个所述气体扩散层(23)分别位于两个所述边框(22)的远离所述质子交换膜(21)的一侧，且两个所述气体扩散层(23)均与所述质子交换膜(21)相对设置，所述质子交换膜(21)、两个所述气体扩散层(23)形成的区域形成所述膜电极活化区。

11.根据权利要求5所述的单电池结构，其特征在于，

所述第二极板(30)上设置有第二活化区，所述第二活化区与所述第一极板(10)的第一活化区相对设置，所述第二活化区具有多条间隔设置的直线脊(311)，多条所述直线脊(311)分别与所述第一极板(10)的多条平直脊(121)和蜿蜒脊(122)对应设置；

或，所述第二极板(30)上设置有第二活化区，所述第二活化区与所述第一极板(10)的第一活化区相对设置，所述第二活化区的结构与所述第一活化区的结构相同。

12.一种电堆，其特征在于，所述电堆包括权利要求1至4中任意一项所述的极板。

13.一种燃料电池，其特征在于，所述燃料电池包括权利要求12所述的电堆。

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