CN217955907U - 极板、双极板及具有其的燃料电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种极板、双极板及具有其的燃料电池。该极板包括极板本体，所述极板本体上开设有进气口、进液口、出气口和出液口，所述进气口和所述出气口通过气体流通通道连通，所述进液口和所述出液口通过液体流通通道连通，所述气体流通通道和所述液体流通通道分别设置于所述极板本体的两个侧面；所述气体流通通道与所述进气口、所述出气口的连接处均设置有凹槽，所述凹槽用于与密封垫上的密封凸起配合密封。根据本实用新型的极板，防止出现气体短路现象，密封效果好，简化了密封结构和降低了安装难度。

Description

极板、双极板及具有其的燃料电池

技术领域

本实用新型涉及电池领域，具体而言，涉及一种极板、双极板及具有其的燃料电池。

背景技术

作为一种高效地能量转化装置，质子交换膜燃料电池(Proton ExchangeMembrane Fuel Cell，PEMFC)能够直接将氢气和氧气中的化学能通过电化学反应转化为电能,并且生成产物只有水。

双极板作为PEMFC中的重要组件，起到导电、隔离相邻电池中的气体、为电池组提供结构支撑、可导热、具有供气体流入及流出的通道。双极板通常包括阳极板和阴极板，但是现有的阳极板或阴极板上的气体通道密封性能较差，导致气体容易从气体通道泄漏出去，进而导致出现气体短路现象。

在传统的方案中，通过设计定位结构、CVP结构中心对称的双极板，并且使用一个扫码设备，通过在双极板上对角的一处设置二维码，堆叠过程中始终扫描一个位置；装配时：第一片双极板扫描到二维码，记为未旋转180°，装配膜电极后，继续装配双极板时，扫码设备未扫描到二维码，即判定为旋转了180°。

从传统的双极板结构及装配管控上看，一方面设置了2个CVP及定位结构后，使得双极板的活化面积利用率更低；另一方面采用该种装配管控的情况下，仅能保证打码未发生异常时的顺利装配。当生产过程中打码异常情况发生时，装配过程中仍需配备人工筛查进行避免该类问题，提高了生产成本及降低了生产效率。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种极板、双极板及具有其的燃料电池，设计相应的密封结构来实现正装并且能够保证正常单体电池的气体通入性。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

根据本实用新型的一种极板，包括极板本体，所述极板本体上开设有进气口、进液口、出气口和出液口，所述进气口和所述出气口通过气体流通通道连通，所述进液口和所述出液口通过液体流通通道连通，所述气体流通通道和所述液体流通通道分别设置于所述极板本体的两个侧面；

所述气体流通通道与所述进气口、所述出气口的连接处均设置有凹槽，所述凹槽用于与密封垫上的密封凸起配合密封。

在本实用新型的一些实施例中，所述极板还包括密封垫，所述密封垫具有密封所述气体流通通道的所述密封凸起，所述密封凸起用于与所述凹槽配合密封后使反应气体仅能通过所述气体流通通道流通。

在本实用新型的一些实施例中，所述极板本体为阳极板，所述密封垫为阳极密封垫，所述进气口包括阳极进气口，所述出气口包括阳极出气口，所述气体流通通道为阳极通道，所述阳极进气口和所述阳极出气口通过所述阳极通道连通，所述阳极通道与所述阳极进气口的接口处设有第一阳极凹槽和第二阳极凹槽，所述阳极通道与所述阳极出气口的接口处设有第三阳极凹槽和第四阳极凹槽，所述阳极密封垫的密封凸起包括嵌设于所述第一阳极凹槽的第一阳极凸起、嵌设于所述第二阳极凹槽的第二阳极凸起、嵌设于所述第三阳极凹槽的第三阳极凸起、嵌设于所述第四阳极凹槽的第四阳极凸起；

或，

所述极板本体为阴极板，所述密封垫为阴极密封垫，所述进气口包括阴极进气口，所述出气口包括阴极出气口，所述气体流通通道为阴极通道，所述阴极进气口和所述阴极出气口通过所述阴极通道连通，所述阴极通道与所述阴极进气口的接口处设有第一阴极凹槽和第二阴极凹槽，所述阴极通道与所述阴极出气口的接口处设有第三阴极凹槽和第四阴极凹槽，所述阴极密封垫的密封凸起包括嵌设于所述第一阴极凹槽的第一阴极凸起、嵌设于所述第二阴极凹槽的第二阴极凸起、嵌设于所述第三阴极凹槽的第三阴极凸起、嵌设于所述第四阴极凹槽的第四阴极凸起。

本实用新型还提供了一种双极板，包括相互贴合设置的阴极密封垫、阴极板、阳极板和阳极密封垫，所述阴极板和所述阳极板均为上述的极板，所述阳极板和所述阴极板上均开设有阳极进气口、阳极出气口、阴极进气口、阴极出气口，所述阳极进气口和所述阴极出气口均位于所述极板本体的一端，所述阳极出气口、所述阴极进气口均位于所述极板本体的另一端；

所述阳极板背离所述阴极板的一侧设置有阳极通道，所述阳极进气口和所述阳极出气口通过所述阳极通道连通，所述阳极通道与所述阳极进气口的接口处设有第一阳极凹槽和第二阳极凹槽，所述阳极通道与所述阳极出气口的接口处设有第三阳极凹槽和第四阳极凹槽，所述阳极密封垫的密封凸起包括嵌设于所述第一阳极凹槽的第一阳极凸起、嵌设于所述第二阳极凹槽的第二阳极凸起、嵌设于所述第三阳极凹槽的第三阳极凸起、嵌设于所述第四阳极凹槽的第四阳极凸起；

所述阴极板背离所述阳极板的一侧设置有阴极通道，所述阴极进气口和所述阴极出气口通过所述阴极通道连通，所述阴极通道与所述阴极进气口的接口处设有第一阴极凹槽和第二阴极凹槽，所述阴极通道与所述阴极出气口的接口处设有第三阴极凹槽和第四阴极凹槽，所述阴极密封垫的密封凸起包括嵌设于所述第一阴极凹槽的第一阴极凸起、嵌设于所述第二阴极凹槽的第二阴极凸起、嵌设于所述第三阴极凹槽的第三阴极凸起、嵌设于所述第四阴极凹槽的第四阴极凸起。

根据本实用新型的一些实施例，所述阳极密封垫具有分别密封所述阴极进气口、所述阴极出气口、所述进液口、所述出液口的密封圈，所述阴极密封垫具有分别密封所述阳极进气口、所述阳极出气口、所述进液口、所述出液口的密封圈。

本实用新型还提供了一种燃料电池，包括膜电极以及设置在所述膜电极两侧的双极板，所述双极板为上述的双极板，所述双极板与所述膜电极上均开设有所述阳极进气口、所述阳极出气口、所述阴极进气口、所述阴极出气口、所述进液口、所述出液口，所述阳极通道位于所述阳极板与所述膜电极之间，所述阴极通道位于所述阴极板与所述膜电极之间，所述阳极密封垫位于所述膜电极与其一侧的所述阳极板之间，所述阴极密封垫位于所述膜电极与其另一侧的所述阴极板之间。

根据本实用新型的一些实施例，所述膜电极具有反应区，所述反应区包括依次设置的阳极气体扩散层、阳极催化层、质子交换膜、阴极催化层、阴极气体扩散层，所述阳极气体扩散层与所述阳极通道接触，所述阴极气体扩散层与所述阴极通道接触，所述阳极进气口和所述阴极出气口位于所述反应区的一端，所述阳极出气口和所述阴极进气口位于所述反应区的另一端。

根据本实用新型的一些实施例，所述膜电极的数量为多个，每个所述膜电极的两侧均设有所述双极板，所述膜电极与相邻的另一个所述膜电极共用同一个双极板。

根据本实用新型的一些实施例，所述燃料电池还包括假性膜电极，所述假性膜电极的假性反应区包括阳极气体扩散层、阴极气体扩散层，所述假性膜电极的两侧设有所述双极板，且所述假性膜电极与所述双极板之间设有假性密封垫，所述假性密封垫具有分别密封所述阳极进气口、所述阳极出气口、所述阴极进气口、所述阴极出气口、所述进液口、所述出液口的密封圈，所述假性膜电极与所述膜电极在所述燃料电池的厚度方向上堆叠，且所述假性膜电极与相邻的所述膜电极共用同一个双极板。

根据本实用新型的一些实施例，所述假性膜电极为多个，所述假性膜电极与相邻的另一个所述假性膜电极共用同一个双极板。

相对于现有技术，本实用新型所述的极板及具有其的燃料电池具有以下优势：

(1)本实用新型所述的极板，通过设置密封凸起密封气体流通通道与进气口、出气口连接处的凹槽，使反应气体仅能通过气体流通通道流通，防止出现气体短路现象，密封效果好，简化了密封结构和降低了安装难度；同时，在极板的气体流通通道与进气口、出气口的连接处均设置有凹槽，从而使极板在装配过程中，通过该凹槽和配合密封使用的密封垫实现正装，不需要将极板水平旋转180°即可完成装配。

(2)本实用新型所述的双极板，通过密封垫的密封凸起分别密封阴极板/阳极板上的密封凹槽，从而实现反应气体仅能通过气体流通通道流通，防止发生气体短路现象。而且相对应的密封凸起和密封凹槽的设置，实现了不需要将极板水平旋转180°即可完成装配的效果。

(3)本实用新型所述的燃料电池，膜电极与其一侧的阳极板之间设有阳极密封垫，膜电极与其另一侧的阴极板之间设有阴极密封垫，阳极密封垫具有分别密封阴极进气口、阴极出气口的密封圈以及密封阳极通道的密封凸起，阴极密封垫具有分别密封阳极进气口、阳极出气口的密封圈以及密封阴极通道的密封凸起，通过密封结构来实现正装，不需要对双极板进行结构修改即可实现正装下的密封，不需做多组模具，降低了生产成本，省略了装配单电池结构过程中需要将双极板与下一片双极板进行水平旋转180°来保证密封的步骤，提高了装配效率，保证了正常单体电池的气体通入性和密封性。

附图说明

构成本实用新型的一部分的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是本实用新型实施例的燃料电池阳极板的示意图；

图2是本实用新型实施例的燃料电池阴极板的示意图；

图3是本实用新型实施例的燃料电池膜电极的示意图；

图4是本实用新型实施例的燃料电池阳极密封垫的示意图；

图5是本实用新型实施例的燃料电池阴极密封垫的示意图；

图6是本实用新型实施例的燃料电池假性密封垫的示意图；

图7是本实用新型实施例的燃料电池的装配俯视图；

图8是图7中A-A处的示意图；

图9是图7中B-B处的示意图。

附图标记说明：

膜电极1、反应区11、假性膜电极17、假性密封垫19、双极板2、阳极板21、阴极板22、阳极进气口23、阳极出气口24、阴极进气口25、阴极出气口26、阳极通道3、第一阳极凹槽31、第二阳极凹槽32、第三阳极凹槽33、第四阳极凹槽34、阳极通道脊35、阴极通道4、第一阴极凹槽41、第二阴极凹槽42、第三阴极凹槽43、第四阴极凹槽44、阴极通道脊45、阳极密封垫5、阳极密封凸起51、第一阳极凸起52、第二阳极凸起53、第三阳极凸起54、第四阳极凸起55、阴极密封垫6、阴极密封凸起61、第一阴极凸起62、第二阴极凸起63、第三阴极凸起64、第四阴极凸起65、密封圈7、第一阳极密封圈71、第二阳极密封圈72、第一阴极密封圈73、第二阴极密封圈74、第一冷却介质密封圈75、第二冷却接介质密封圈76、进液口8、出液口9。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考图1-图9并结合实施例来详细说明本实用新型。

参照图1、图2和图4、图5所示，根据本实用新型的一种极板可以包括极板本体，极板本体上开设有进气口、进液口8、出气口和出液口9，进气口和出气口通过气体流通通道连通，进液口8和出液口9通过液体流通通道连通，气体流通通道和液体流通通道分别设置于极板本体的两个侧面。可选地，液体流通通道为冷却液流通通道，用于给极板降温，具有保护极板、提升反应速率的作用。气体流通通道位于极板本体的第一侧面，液体流通通道位于极板本体的第二侧面，这样可以使得气体流通通道和液体流通通道不干涉，可以合理利用极板本体的空间。

气体流通通道与进气口、出气口的连接处均设置有凹槽，凹槽用于与密封垫上的密封凸起配合密封后使反应气体仅能通过气体流通通道流通，密封效果好，防止出现气体短路的现象。可选地，如图1、图2和图5、图6所示，气体流通通道与进气口连接处两侧均设有凹槽，气体流通通道与出气口连接处两侧均设有凹槽，凹槽与密封垫上的密封凸起配合密封，确保气体只能通过气体流通通道进入或流出极板，具体而言，从进气口进入的反应气体只能进入气体流通通道，气体流通通道内的多余反应气体只能通过出气口流出极板，反应气体不会到达极板本体的其他位置，从而可以有效防止气体短路。

本实用新型所述的极板，通过设置密封凸起密封气体流通通道与进气口、出气口连接处的凹槽，使反应气体仅能通过气体流通通道流通，防止出现气体短路现象，密封效果好，简化了密封结构和降低了安装难度。

在本实用新型的一些实施例中，参照图4和图5所示，根据本实用新型实施例的极板还可以包括密封垫，密封垫具有密封气体流通通道的密封凸起，密封凸起用于与凹槽配合密封后使反应气体仅能通过气体流通通道流通。密封凸起的形状与凹槽的形状相适应。

在本实用新型的一些实施例中，参照图1和图4所示，极板本体为阳极板21，密封垫为阳极密封垫5，进气口包括阳极进气口23，出气口包括阳极出气口24，气体流通通道为阳极通道3，阳极进气口23和阳极出气口24通过阳极通道3连通，阳极通道3与阳极进气口23的接口处设有第一阳极凹槽31和第二阳极凹槽32，阳极通道3与阳极出气口24的接口处设有第三阳极凹槽33和第四阳极凹槽34，阳极密封垫5的阳极密封凸起51包括嵌设于第一阳极凹槽31的第一阳极凸起52、嵌设于第二阳极凹槽32的第二阳极凸起53、嵌设于第三阳极凹槽33的第三阳极凸起54、嵌设于第四阳极凹槽34的第四阳极凸起55。

在本实用新型的一些实施例中，参照图2和图5所示，极板本体为阴极板22，密封垫为阴极密封垫6，进气口包括阴极进气口25，出气口包括阴极出气口26，气体流通通道为阴极通道4，阴极进气口25和阴极出气口26通过阴极通道4连通。阴极通道4与阴极进气口25的接口处设有第一阴极凹槽41和第二阴极凹槽4，阴极通道4与阴极出气口26的接口处设有第三阴极凹槽43和第四阴极凹槽44。阴极密封垫6的密阴极封凸起61包括嵌设于第一阴极凹槽41的第一阴极凸起62、嵌设于第二阴极凹槽4的第二阴极凸起63、嵌设于第三阴极凹槽43的第三阴极凸起64、嵌设于第四阴极凹槽44的第四阴极凸起65。

本实用新型还提供了一种双极板2，参照图1、图2和图4、图5所示，双极板2包括阴极板22和阳极板21，阴极板22与阳极板21的结构与上述单独的阴极板22、阳极板21的结构相同，阴极板22上的凹槽与阴极密封垫6上的阴极密封凸起61配合密封，阳极板21上的凹槽与阳极密封垫5上的阳极密封凸起51配合密封。

在本实用新型的一些实施例中，参照图1、图2和图4、图5所示，双极板2包括相互贴合设置的阴极密封垫6、阴极板22、阳极板21和阳极密封垫5，阳极板21和阴极板22上均开设有阳极进气口23、阳极出气口24、阴极进气口25、阴极出气口26，阳极进气口23和阴极出气口26均位于极板本体的一端，可选地，阳极进气口23和阴极出气口26之间还包括出液口9，阳极出气口24、阴极进气口25均位于极板本体的另一端，可选地，阳极出气口24、阴极进气口25还包括进液口8。可选地，阳极板21背离阴极板22的一侧设置有阳极通道3，阳极板21上阳极通道3与阳极进气口23的接口处设有第一阳极凹槽31和第二阳极凹槽32，第一阳极凹槽31与第二阳极凹槽32位于阳极通道3入口端的两侧相对设置。阳极通道3与阳极出气口24的接口处设有第三阳极凹槽33和第四阳极凹槽34，第三阳极凹槽33与第四阳极凹槽34位于阳极通道3出口端的两侧相对设置。阳极板21上的阴极进气口25和阴极出气口26处没有设置凹槽。阳极密封垫5的阳极密封凸起51包括嵌设于第一阳极凹槽31的第一阳极凸起52、嵌设于第二阳极凹槽32的第二阳极凸起53、嵌设于第三阳极凹槽33的第三阳极凸起54、嵌设于第四阳极凹槽34的第四阳极凸起55。

可选地，阴极板22背离阳极板21的一侧设置有阴极通道4，阴极板22上阴极通道4与阴极进气口25的接口处设有第一阴极凹槽41和第二阴极凹槽42，可选地，第一阴极凹槽41与第二阴极凹槽42位于阴极通道4入口端的两侧相对设置。阴极通道4与阴极出气口26的接口处设有第三阴极凹槽43和第四阴极凹槽44，可选地，第三阴极凹槽43与第四阴极凹槽44位于阴极通道4出口端的两侧相对设置。阴极板22上的阳极进气口23和阳极出气口24处没有设置凹槽。阴极密封垫6的阴极密封凸起61包括嵌设于第一阴极凹槽41的第一阴极凸起62、嵌设于第二阴极凹槽4的第二阴极凸起63、嵌设于第三阴极凹槽43的第三阴极凸起64、嵌设于第四阴极凹槽44的第四阴极凸起65。

根据本实用新型的一些实施例，参照图4和图5所示，阳极密封垫5具有分别密封阴极进气口25、阴极出气口26、进液口8、出液口9的密封圈7，防止阴极气体进入阳极通道3内，降低阳极气体的浓度。具体而言，密封圈7包括第一阴极密封圈73、第二阴极密封圈74，第一阴极密封圈73用于密封阴极进气口25，第二阴极密封圈74用于密封阴极出气口26，阳极通道3内只有阳极气体进入，提高阳极气体的纯度和反应浓度。阴极密封垫6具有分别密封阳极进气口23、阳极出气口24、进液口8、出液口9的密封圈7，防止阳极气体进入阴极通道4内，降低阴极通道4内阴极气体的浓度。具体而言，密封圈7包括第一阳极密封圈71、第二阳极密封圈72，第一阳极密封圈71用于密封阳极进气口23，第二阳极密封圈72用于密封阳极出气口24，阴极通道44内只有阴极气体进入，提高阴极气体的纯度和反应浓度。

阳极密封垫5与阴极密封垫6均具有分别密封进液口8、出液口9的密封圈7，具体而言，密封圈7包括第一冷却介质密封圈75和第二冷却介质密封圈76，第一冷却介质密封圈75密封进液口8，第二冷却介质密封圈76密封出液口9。

本实用新型还提供了一种燃料电池，参照图1-图9所示，包括膜电极1以及设置在膜电极1两侧的极板，极板为上述实施例的双极板2，且双极板2包括阳极板21和阴极板22，换言之，膜电极1的上侧和下侧均设有双极板2。双极板2与膜电极1上均开设有阳极进气口23、阳极出气口24、阴极进气口25、阴极出气口26、进液口8、出液口9，换言之，在双极板2与膜电极1沿厚度方向堆叠时，双极板2与膜电极1上的阳极进气口23为沿厚度方向贯通的通孔，阳极出气口24为沿厚度方向贯通的通孔，阴极进气口25为沿厚度方向贯通的通孔，阴极出气口26为沿厚度方向贯通的通孔，双极板2与膜电极1上的进液口8为沿厚度方向贯通的通孔，出液口9为沿厚度方向贯通的通孔。可选地，阳极进气口23可以与阳极气体气源相连接，阳极出气口24可以与阳极气体收集管相连接，阴极进气口25可以与阴极气体气源相连接，阴极出气口26可以与阴极气体收集管相连接，进液口8可以与冷却介质源相连接，出液口9可以与冷却介质收集管相连接。

可选地，阴极进气口25、阳极出气口24、进液口8位于一侧，进液口8位于阴极进气口25与阳极出气口24之间；阳极进气口23、阴极出气口26、出液口9位于另一侧，出液口9位于阳极进气口23与阴极出气口26之间。

阳极通道3位于阳极板21与膜电极1之间，便于阳极气体在膜电极1上参与反应；阴极通道4位于阴极板22与膜电极1之间，便于阴极气体在膜电极1上参与反应。在一些示例中，如图1和图2所示，阳极通道3由相邻多条阳极通道脊35形成，阳极通道3与阳极进气口23、阳极出气口24连通，阳极气体经阳极进气口23进入阳极通道3，未参与反应的阳极气体可经阳极出气口24排出。阴极通道4由相邻多条阴极通道脊45形成，阴极通道4与阴极进气口25、阴极出气口26连通，阴极气体经阴极进气口25进入阴极通道4，未参与反应的阴极气体可经阴极出气口26排出。参照图1和图2所示，阳极通道3的一端连接至阳极进气口23，另一端连接至阳极出气口24，阳极进气口23和阳极出气口24沿阳极板21的第一对角线设置，该第一对角线自右上方向左下方延伸；阴极通道4的一端连接至阴极进气口25，另一端连接至阴极出气口26，阴极进气口25与阴极出气口26沿着阴极板22的第二对角线设置，该第二对角线自左上方向右下方延伸，第一对角线和第二对角线交叉设置，可以使阳极进气、出气路径与阴极进气、出气路径错开，从而合理利用空间。

在一些具体示例中，阳极进气口23为氢气进气口，阴极进气口25为空气出气口。为了便于描述，本实用新型以阳极气体为氢气、阴极气体为空气为例进行说明。当然，在其他实施例中，阳极气体也可以为除氢气外的其他气体，阴极气体也可以为除空气外的其他气体，例如氧气，这里不再一一列举。

在一些示例中，阳极密封垫5位于膜电极1与其一侧的阳极板21之间，用于密封阳极通道3；阴极密封垫6位于膜电极1与其另一侧的阴极板22之间，用于密封阴极通道4。阳极密封垫5包括第一阳极凸起52、第二阳极凸起53、第三阳极凸起54和第四阳极凸起55，阴极密封垫6包括第一阴极凸起62、第二阴极凸起63、第三阴极凸起64、第四阴极凸起65，各个密封凸起的位置和作用与上述相同，不再赘述。

根据本实用新型实施例的燃料电池，通过在膜电极1与两侧双极板2之间分别设置带密封凸起的阳极密封垫5、阴极密封垫6，提高了阴极通道4、阳极通道3的密封效果，简化了燃料电池的密封结构，不需要对双极板2进行结构修改即可实现正装下的密封，不需做多组模具，降低了生产成本，提高了燃料电池的装配效率，不需要将双极板2与下一片双极板2进行水平旋转180°就可以达到密封效果，保证参与反应的气体能顺利进入燃料电池内，从而进行电化学反应进行发电。

根据本实用新型的一些实施例，参照图4和图5所示，阳极密封垫5具有分别密封阴极进气口25、阴极出气口26、进液口8、出液口9的密封圈7，防止阴极气体进入阳极通道3内，降低阳极气体的浓度。阴极密封垫6具有分别密封阳极进气口23、阳极出气口24、进液口8、出液口9的密封圈7，防止阳极气体进入阴极通道4内，降低阴极通道4内阴极气体的浓度。阳极密封垫5和阴极密封垫6的位置和作用与上述相同，不再赘述。

阳极密封垫5与阴极密封垫6均具有分别密封进液口8、出液口9的密封圈7，具体而言，密封圈7包括第一冷却介质密封圈75和第二冷却介质密封圈76，第一冷却介质密封圈75密封进液口8，第二冷却介质密封圈76密封出液口9。

根据本实用新型的一些实施例，参照图3所示，膜电极1具有反应区11，反应区11包括依次设置的阳极气体扩散层、阳极催化层、质子交换膜、阴极催化层、阴极气体扩散层，阳极气体扩散层与阳极通道3接触，阴极气体扩散层与阴极通道4接触，阳极进气口23和阴极出气口26位于反应区11的一端，阳极出气口24和阴极进气口25位于反应区11的另一端。可选地，阳极气体通过阳极进气口23进入阳极气体扩散层并扩散至阳极催化层，在阳极催化层的催化作用下发生氧化反应产生氢离子，氢离子穿过质子交换膜到达阴极催化层；阴极气体扩散层与阴极通道4接触，阴极气体通过阴极进气口25进入阴极气体扩散层并扩散至阴极催化层，在阴极催化层的催化作用下，空气中的氧气与氢离子、电子发生还原反应。如图3所示，反应区11为燃料电池中发生氧化还原反应的场所，反应区11位于膜电极1的中心。

在一些示例中，如图3所示，阳极进气口23和阴极出气口26位于反应区11的右端，阳极出气口24和阴极进气口25位于反应区11的左端，阳极进气口23与阴极进气口25相对设置，便于氢气和氧气在膜电极1的反应区11发生氧化还原反应，未参与反应的氢气从阳极出气口24流出，阳极出气口24与阳极进气口23位于反应区11的两端便于氢气充分参与反应，同理，未参与反应的氧气从阴极出气口26流出，阴极出气口26与阴极进气口25位于反应区11的两端，便于氧气充分参与反应。

根据本实用新型的一些实施例，参照图7-图9所示，膜电极1的数量为多个，每个膜电极1的两侧均设有双极板2，膜电极1与相邻的另一个膜电极1共用同一个双极板2。双极板2与膜电极1进行堆叠，使得气体能够顺利进入膜电极1的阴极侧和阳极侧，从而进行电化学反应进行发电，同时采用堆叠的方式，能够提高燃料电池装配的模块化与集成度，缩小燃料电池的体积。

根据本实用新型的一些实施例，参照图7-图9所示，燃料电池还包括假性膜电极17，假性膜电极17的假性反应区11包括阳极气体扩散层、阴极气体扩散层，假性膜电极17的两侧设有双极板2，且假性膜电极17与双极板2之间设有假性密封垫19，假性密封垫19具有分别密封阳极进气口23、阳极出气口24、阴极进气口25、阴极出气口26、进液口8、出液口9的密封圈7，假性膜电极17与膜电极1在燃料电池的厚度方向上堆叠，且假性膜电极17与相邻的膜电极1共用同一个双极板2。

参照图6所示，可选地，假性膜电极17的假性反应区11仅包括阳极气体扩散层、阴极气体扩散层，而不再设置阳极催化层、质子交换膜、阴极催化层，假性膜电极17的两侧设有双极板2，且假性膜电极17与双极板2之间设有假性密封垫19，假性密封垫19具有分别密封阳极进气口23、阳极出气口24、阴极进气口25、阴极出气口26、进液口8、出液口9的密封圈7。阳极板21-假性膜电极17-阴极板22组成假电池，假电池通常设置在单电池的端部，防止端部的单电池的电压过低。由于假性密封垫19的设置，双极板2靠近假性膜电极17的一侧无气体通入，假性膜电极17仅为气体扩散层，没有催化层和质子交换膜，假性电池的设置同时具有保温、降温的作用，防止反应区11温度太高而对电堆造成损伤。

根据本实用新型的一些实施例，参照图7-图9所示，假性膜电极17为多个，假性膜电极17与相邻的另一个假性膜电极17共用同一个双极板2。设置多个阳极板21-假性膜电极17-阴极板22组成的假电池，可以增强假电池保温、降温的作用，有效防止反应区11温度太高而对电堆造成损伤。

在一些示例中，假性膜电极17与膜电极1在燃料电池的厚度方向上堆叠，且假性膜电极17与相邻的膜电极1共用同一个双极板2。在图8和图9中，假性膜电极17与相邻的膜电极1共用一个双极板2，其中靠近假性膜电极17的阴极板22为假性阴极板22，由于假性密封垫19能密封阴极进气口25，所以双极板2中靠近假性膜电极17的一侧没有气体进入，而双极板2中的阳极板21靠近膜电极1，阳极板21与膜电极1之间形成阳极通道3，阳极密封垫5密封阴极进气口25、阴极出气口26，阳极进气口23和阳极出气口24保持通畅。膜电极1另一侧的阴极板22与膜电极1之间形成阴极通道4，阴极密封垫6密封阳极进气口23和阳极出气口24，阴极进气口25和阴极出气口26保持通畅。这样，氢气和氧气分别从阳极进气口23和阴极进气口25进入，在膜电极1上发生电化学反应进而产生电能，而假性膜电极17无气体进入，不产生电化学反应。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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)

1.一种极板，其特征在于，包括：

极板本体，所述极板本体上开设有进气口、进液口(8)、出气口和出液口(9)，所述进气口和所述出气口通过气体流通通道连通，所述进液口(8)和所述出液口(9)通过液体流通通道连通，所述气体流通通道和所述液体流通通道分别设置于所述极板本体的两个侧面；

所述气体流通通道与所述进气口、所述出气口的连接处均设置有凹槽，所述凹槽用于与密封垫上的密封凸起配合密封。

2.根据权利要求1所述的极板，其特征在于，还包括密封垫，所述密封垫具有密封所述气体流通通道的所述密封凸起，所述密封凸起用于与所述凹槽配合密封后使反应气体仅能通过所述气体流通通道流通。

3.根据权利要求2所述的极板，其特征在于，所述极板本体为阳极板(21)，所述密封垫为阳极密封垫(5)，所述进气口包括阳极进气口(23)，所述出气口包括阳极出气口(24)，所述气体流通通道为阳极通道(3)，所述阳极进气口(23)和所述阳极出气口(24)通过所述阳极通道(3)连通，所述阳极通道(3)与所述阳极进气口(23)的接口处设有第一阳极凹槽(31)和第二阳极凹槽(32)，所述阳极通道(3)与所述阳极出气口(24)的接口处设有第三阳极凹槽(33)和第四阳极凹槽(34)，所述阳极密封垫(5)的密封凸起包括嵌设于所述第一阳极凹槽(31)的第一阳极凸起(52)、嵌设于所述第二阳极凹槽(32)的第二阳极凸起(53)、嵌设于所述第三阳极凹槽(33)的第三阳极凸起(54)、嵌设于所述第四阳极凹槽(34)的第四阳极凸起(55)；

或，

所述极板本体为阴极板(22)，所述密封垫为阴极密封垫(6)，所述进气口包括阴极进气口(25)，所述出气口包括阴极出气口(26)，所述气体流通通道为阴极通道(4)，所述阴极进气口(25)和所述阴极出气口(26)通过所述阴极通道(4)连通，所述阴极通道(4)与所述阴极进气口(25)的接口处设有第一阴极凹槽(41)和第二阴极凹槽(42)，所述阴极通道(4)与所述阴极出气口(26)的接口处设有第三阴极凹槽(43)和第四阴极凹槽(44)，所述阴极密封垫(6)的密封凸起包括嵌设于所述第一阴极凹槽(41)的第一阴极凸起(62)、嵌设于所述第二阴极凹槽(42)的第二阴极凸起(63)、嵌设于所述第三阴极凹槽(43)的第三阴极凸起(64)、嵌设于所述第四阴极凹槽(44)的第四阴极凸起(65)。

4.一种双极板，其特征在于，包括相互贴合设置的阴极密封垫(6)、阴极板(22)、阳极板(21)和阳极密封垫(5)，所述阴极板(22)和所述阳极板(21)均为权利要求1所述的极板，所述阳极板(21)和所述阴极板(22)上均开设有阳极进气口(23)、阳极出气口(24)、阴极进气口(25)、阴极出气口(26)，所述阳极进气口(23)和所述阴极出气口(26)均位于所述极板本体的一端，所述阳极出气口(24)、所述阴极进气口(25)均位于所述极板本体的另一端；

所述阳极板(21)背离所述阴极板(22)的一侧设置有阳极通道(3)，所述阳极进气口(23)和所述阳极出气口(24)通过所述阳极通道(3)连通，所述阳极通道(3)与所述阳极进气口(23)的接口处设有第一阳极凹槽(31)和第二阳极凹槽(32)，所述阳极通道(3)与所述阳极出气口(24)的接口处设有第三阳极凹槽(33)和第四阳极凹槽(34)，所述阳极密封垫(5)的密封凸起包括嵌设于所述第一阳极凹槽(31)的第一阳极凸起(52)、嵌设于所述第二阳极凹槽(32)的第二阳极凸起(53)、嵌设于所述第三阳极凹槽(33)的第三阳极凸起(54)、嵌设于所述第四阳极凹槽(34)的第四阳极凸起(55)；

所述阴极板(22)背离所述阳极板(21)的一侧设置有阴极通道(4)，所述阴极进气口(25)和所述阴极出气口(26)通过所述阴极通道(4)连通，所述阴极通道(4)与所述阴极进气口(25)的接口处设有第一阴极凹槽(41)和第二阴极凹槽(42)，所述阴极通道(4)与所述阴极出气口(26)的接口处设有第三阴极凹槽(43)和第四阴极凹槽(44)，所述阴极密封垫(6)的密封凸起包括嵌设于所述第一阴极凹槽(41)的第一阴极凸起(62)、嵌设于所述第二阴极凹槽(42)的第二阴极凸起(63)、嵌设于所述第三阴极凹槽(43)的第三阴极凸起(64)、嵌设于所述第四阴极凹槽(44)的第四阴极凸起(65)。

5.根据权利要求4所述的双极板，其特征在于，所述阳极密封垫(5)具有分别密封所述阴极进气口(25)、所述阴极出气口(26)、所述进液口(8)、所述出液口(9)的密封圈(7)，所述阴极密封垫(6)具有分别密封所述阳极进气口(23)、所述阳极出气口(24)、所述进液口(8)、所述出液口(9)的密封圈(7)。

6.一种燃料电池，其特征在于，包括：

膜电极(1)以及设置在所述膜电极(1)两侧的双极板(2)，所述双极板(2)为权利要求5所述的双极板，所述双极板(2)与所述膜电极(1)上均开设有所述阳极进气口(23)、所述阳极出气口(24)、所述阴极进气口(25)、所述阴极出气口(26)、所述进液口(8)、所述出液口(9)，所述阳极通道(3)位于所述阳极板(21)与所述膜电极(1)之间，所述阴极通道(4)位于所述阴极板(22)与所述膜电极(1)之间，所述阳极密封垫(5)位于所述膜电极(1)与其一侧的所述阳极板(21)之间，所述阴极密封垫(6)位于所述膜电极(1)与其另一侧的所述阴极板(22)之间。

7.根据权利要求6所述的燃料电池，其特征在于，所述膜电极(1)具有反应区(11)，所述反应区(11)包括依次设置的阳极气体扩散层、阳极催化层、质子交换膜、阴极催化层、阴极气体扩散层，所述阳极气体扩散层与所述阳极通道(3)接触，所述阴极气体扩散层与所述阴极通道(4)接触，所述阳极进气口(23)和所述阴极出气口(26)位于所述反应区(11)的一端，所述阳极出气口(24)和所述阴极进气口(25)位于所述反应区(11)的另一端。

8.根据权利要求6所述的燃料电池，其特征在于，所述膜电极(1)的数量为多个，每个所述膜电极(1)的两侧均设有所述双极板(2)，所述膜电极(1)与相邻的另一个所述膜电极(1)共用同一个所述双极板(2)。

9.根据权利要求6所述的燃料电池，其特征在于，还包括假性膜电极(17)，所述假性膜电极(17)的假性反应区包括阳极气体扩散层、阴极气体扩散层，所述假性膜电极(17)的两侧设有所述双极板(2)，且所述假性膜电极(17)与所述双极板(2)之间设有假性密封垫(19)，所述假性密封垫(19)具有分别密封所述阳极进气口(23)、所述阳极出气口(24)、所述阴极进气口(25)、所述阴极出气口(26)、所述进液口(8)、所述出液口(9)的所述密封圈(7)，所述假性膜电极(17)与所述膜电极(1)在所述燃料电池的厚度方向上堆叠，且所述假性膜电极(17)与相邻的所述膜电极(1)共用同一个所述双极板(2)。

10.根据权利要求9所述的燃料电池，其特征在于，所述假性膜电极(17)为多个，所述假性膜电极(17)与相邻的另一个所述假性膜电极(17)共用同一个所述双极板(2)。

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