CN217214783U - 一种一体化结构的燃料电池单体 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种一体化结构的燃料电池单体，涉及燃料电池领域。该燃料电池单体包括层叠设置的阳极板、膜电极和阴极板；阳极板与膜电极之间夹设有第一薄膜层和第一胶膜层，第一胶膜层的一侧与第一薄膜层贴合粘结，第一胶膜层的另一侧与阳极板或膜电极贴合粘结；阴极板与膜电极之间夹设有第二薄膜层和第二胶膜层，第二胶膜层的一侧与第二薄膜层贴合粘结，第二胶膜层的另一侧与阴极板或膜电极贴合粘结。通过薄膜层可相应减小胶膜层的设计厚度，既实现了有效粘结密封的目的，又避免了燃料电池内部损耗过大；先将极板、膜电极制作为一体，在组装电堆时减少了层叠数量，改善了电堆组装时错位、扭转等影响，提高了电堆的均一性、一致性和合格率。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃料电池技术领域，特别是涉及一种一体化结构的燃料电池单体。
背景技术
燃料电池的关键部件是膜电极MEA、阴极板和阳极板。由于燃料电池工作时内部既有氢气和氧气，还有冷却介质乙二醇，为了防止介质外漏或相互串漏，需对膜电极MEA与阴、阳极板之间密封处理。
如授权公告号为CN211350832U、授权公告日为2020.08.25的中国实用新型专利公开了一种燃料电池单体，具体包括阳极板、阴极板，以及设置于阳极板与阴极板之间的膜电极；阳极板与膜电极之间设置有第一胶膜，膜电极与阴极板之间设置有第二胶膜；第一胶膜、第二胶膜及膜电极具有相同的形状和面积，且第一胶膜/第二胶膜为具有粘结密封性的胶膜；第一胶膜和/或第二胶膜为热熔胶膜或压敏胶膜。
现有技术中的燃料电池单体使用胶膜作为密封材料，胶膜与膜电极之间为面密封，相比于胶圈或胶线密封，不易发生错位。但是，由于胶膜层作为中间的密封材料，若厚度薄，则无法保证密封粘结效果；若厚度过大，则增加了接触电阻，燃料电池的内部损耗增大。
综上所述，现有燃料电池单体利用胶膜层无法确保有效的粘结密封效果，容易导致燃料电池的内部损耗过大的问题。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种一体化结构的燃料电池单体，以解决现有燃料电池单体利用胶膜层无法确保有效的粘结密封效果，容易导致燃料电池的内部损耗过大的问题。
本实用新型的一体化结构的燃料电池单体的技术方案为：
一体化结构的燃料电池单体包括层叠设置的阳极板、膜电极和阴极板，所述膜电极设置于所述阳极板和所述阴极板之间；
所述阳极板与所述膜电极之间夹设有第一薄膜层和第一胶膜层，所述第一胶膜层的一侧与所述第一薄膜层贴合粘结，所述第一胶膜层的另一侧与所述阳极板或所述膜电极贴合粘结；
所述阴极板与所述膜电极之间夹设有第二薄膜层和第二胶膜层，所述第二胶膜层的一侧与所述第二薄膜层贴合粘结，所述第二胶膜层的另一侧与所述阴极板或膜电极贴合粘结。
作为进一步的优选方案，所述第一胶膜层设有两个，其中一个所述第一胶膜层贴合粘结于所述阳极板和所述第一薄膜层之间，另一个所述第一胶膜层贴合粘结于所述第一薄膜层和所述膜电极之间。
作为进一步的优选方案，其中一个所述第二胶膜层贴合粘结于所述阴极板和所述第二薄膜层之间，另一个所述第二胶膜层贴合粘结于所述第二薄膜层与膜电极之间。
作为进一步的优选方案，所述第一薄膜层与所述第二薄膜层的结构相同，所述第一薄膜层和所述第二薄膜层均采用聚萘二甲酸乙二醇酯制成。
作为进一步的优选方案，两个所述第一胶膜层和两个所述第二胶膜层均采用热熔胶材料制成。
作为进一步的优选方案，两个所述第一胶膜层、所述第一薄膜层与两个所述第二薄膜层、所述第二薄膜层关于所述膜电极呈对称设置。
作为进一步的优选方案，两个所述第一胶膜层的厚度均小于所述第一薄膜层的厚度，两个所述第二胶膜层的厚度均小于所述第二薄膜层的厚度。
有益效果：该一体化结构的燃料电池单体采用了阳极板、膜电极和阴极板层叠设置的结构基础，阳极板与膜电极之间夹设有第一薄膜层和第一胶膜层，第一胶膜层粘结于阳极板与第一薄膜层之间，和/或第二胶膜层粘结于第一薄膜层与膜电极之间；相对应的，阴极板与膜电极之间夹设有第二薄膜层和第二胶膜层，第二胶膜层粘结于膜电极与第二薄膜层之间，和/或第二胶膜层粘结于第二薄膜层与阳极板之间。
由于膜电极与双极板之间均层层叠设计有薄膜层和胶膜层，通过薄膜层可相应减小胶膜层的设计厚度，既实现了有效粘结密封的目的，又避免了燃料电池的内部损耗过大的问题。而且，不使用传统的密封胶线，省去了人工手动安装操作，提高了生产效率；本方案先将极板、膜电极制作为一体，能够在组装电堆时减少了层叠的部件数量，改善了电堆组装时出现错位、扭转等不良影响，提高了组装电堆的均一性、一致性和合格率。
附图说明
图1为本实用新型的一体化结构的燃料电池单体的具体实施例中一体化结构的燃料电池单体的截面示意图。
图中：1－阳极板、2－膜电极、3－阴极板、4－第一薄膜层、40－第一胶膜层、5－第二薄膜层、50－第二胶膜层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
本实用新型的一体化结构的燃料电池单体的具体实施例1，如图1所示，一体化结构的燃料电池单体包括层叠设置的阳极板1、膜电极2和阴极板3，膜电极2设置于阳极板1和阴极板3之间；阳极板1与膜电极2之间夹设有第一薄膜层4和第一胶膜层40，第一胶膜层40的一侧与第一薄膜层4贴合粘结，第一胶膜层40的另一侧与阳极板1或膜电极2贴合粘结；阴极板3与膜电极2之间夹设有第二薄膜层5和第二胶膜层50，第二胶膜层50的一侧与第二薄膜层5贴合粘结，第二胶膜层50的另一侧与阴极板3或膜电极2贴合粘结。
该一体化结构的燃料电池单体采用了阳极板1、膜电极2和阴极板3层叠设置的结构基础，阳极板1与膜电极2之间夹设有第一薄膜层4和第一胶膜层40，第一胶膜层40粘结于阳极板1与第一薄膜层4之间，和/或第二胶膜层40粘结于第一薄膜层4与膜电极2之间；相对应的，阴极板3与膜电极2之间夹设有第二薄膜层5和第二胶膜层50，第二胶膜层50粘结于膜电极2与第二薄膜层5之间，和/或第二胶膜层50粘结于第二薄膜层5与阳极板3之间。
由于膜电极与双极板之间均层层叠设计有薄膜层和胶膜层，通过薄膜层可相应减小胶膜层的设计厚度，既实现了有效粘结密封的目的，又避免了燃料电池的内部损耗过大的问题。而且，不使用传统的密封胶线，省去了人工手动安装操作，提高了生产效率；本方案先将极板、膜电极制作为一体，能够在组装电堆时减少了层叠的部件数量，改善了电堆组装时出现错位、扭转等不良影响，提高了组装电堆的均一性、一致性和合格率。
在本实施例中，第一胶膜层40设有两个，其中一个第一胶膜层40贴合粘结于阳极板1和第一薄膜层4之间，另一个第一胶膜层40贴合粘结于第一薄膜层4和膜电极2之间。相对应的，第二胶膜层50设有两个，其中一个第二胶膜层50贴合粘结于阴极板3和第二薄膜层5之间，另一个第二胶膜层50贴合粘结于第二薄膜层5与膜电极2之间。两个薄膜层的两侧均粘结设置有胶膜层，通过四层胶膜的设计形式，保证了极板间的粘结密封效果。
具体的，第一薄膜层4与第二薄膜层5的结构相同，第一薄膜层4和第二薄膜层5均采用聚萘二甲酸乙二醇酯制成。并且，两个第一胶膜层40和两个第二胶膜层50均采用热熔胶材料制成，第一胶膜层40和两个第二胶膜层50采用相同材料的热熔胶制成，其热熔温度为110℃至120℃之间，在受热温度达到110℃至120℃时，各胶膜层由固态变为熔融态，冷却后胶膜层再固化，从而实现在对应位置起到密封粘结的作用。
其中，两个第一胶膜层40、第一薄膜层4与两个第二薄膜层50、第二薄膜层5关于膜电极2呈对称设置。并且，两个第一胶膜层40的厚度均小于第一薄膜层4的厚度，两个第二胶膜层50的厚度均小于第二薄膜层5的厚度，可通过调节各胶膜层和薄膜层的厚度，来调整单电池内电极边框平面与阳极板边框平面、阴极板边框平面之间的间距。需要说明的是，由多个极板和膜电极层叠组成两节或两节以上的电池时，使用本实用新型的密封方案，也不脱离本实用新型的保护范围。
在其它实施例中，为了满足不同的使用需求，第一薄膜层和第二薄膜层可采用不同的材料制成，如第一薄膜层采用聚萘二甲酸乙二醇酯制成，第二薄膜层采用其它材料制成；或者，第二薄膜层采用聚萘二甲酸乙二醇酯制成，第一薄膜层采用其它材料制成。另外，四个胶膜层可采用相同的热熔胶材料制成或者不同的热熔胶材料制成。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种一体化结构的燃料电池单体，其特征是，包括层叠设置的阳极板、膜电极和阴极板，所述膜电极设置于所述阳极板和所述阴极板之间；
所述阳极板与所述膜电极之间夹设有第一薄膜层和第一胶膜层，所述第一胶膜层的一侧与所述第一薄膜层贴合粘结，所述第一胶膜层的另一侧与所述阳极板或所述膜电极贴合粘结；
所述阴极板与所述膜电极之间夹设有第二薄膜层和第二胶膜层，所述第二胶膜层的一侧与所述第二薄膜层贴合粘结，所述第二胶膜层的另一侧与所述阴极板或膜电极贴合粘结。
2.根据权利要求1所述的一体化结构的燃料电池单体，其特征是，所述第一胶膜层设有两个，其中一个所述第一胶膜层贴合粘结于所述阳极板和所述第一薄膜层之间，另一个所述第一胶膜层贴合粘结于所述第一薄膜层和所述膜电极之间。
3.根据权利要求2所述的一体化结构的燃料电池单体，其特征是，所述第二胶膜层设有两个，其中一个所述第二胶膜层贴合粘结于所述阴极板和所述第二薄膜层之间，另一个所述第二胶膜层贴合粘结于所述第二薄膜层与膜电极之间。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一体化结构的燃料电池单体，其特征是，所述第一薄膜层与所述第二薄膜层的结构相同，所述第一薄膜层和所述第二薄膜层均采用聚萘二甲酸乙二醇酯制成。
5.根据权利要求3所述的一体化结构的燃料电池单体，其特征是，两个所述第一胶膜层和两个所述第二胶膜层均采用热熔胶材料制成。
6.根据权利要求3所述的一体化结构的燃料电池单体，其特征是，两个所述第一胶膜层、所述第一薄膜层与两个所述第二薄膜层、所述第二薄膜层关于所述膜电极呈对称设置。
7.根据权利要求3所述的一体化结构的燃料电池单体，其特征是，两个所述第一胶膜层的厚度均小于所述第一薄膜层的厚度，两个所述第二胶膜层的厚度均小于所述第二薄膜层的厚度。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115498198A (zh) * | 2022-11-15 | 2022-12-20 | 上海治臻新能源股份有限公司 | 一种氢燃料单电池集成制备方法和集成装备 |
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2022
- 2022-01-19 CN CN202220144252.1U patent/CN217214783U/zh active Active
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Address after: No. 8, Hydrogen Energy Avenue, Foshan (Yunfu) Industrial Transfer Industrial Park, Silao Town, Yuncheng District, Yunfu City, Guangdong Province, 527300 Patentee after: Guangdong Guohong Hydrogen Energy Technology Co.,Ltd. Address before: No.9, Nanyuan District, Foshan (Yunfu) industrial transfer industrial park, Silao Town, Yuncheng district, Yunfu City, Guangdong Province Patentee before: GUANGDONG SINOSYNERGY HYDROGEN POWER TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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