CN218548490U - 单电池、燃料电池及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单电池、燃料电池及车辆，所述单电池包括：阴极板、阳极板和膜电极，在第一方向上，所述膜电极夹设于所述阴极板和所述阳极板之间，所述单电池包括在第二方向顺序排布的反应区和分配区，所述第一方向和所述第二方向垂直；在所述分配区，所述膜电极包括膜电极边框，所述膜电极边框和所述阴极板之间、所述膜电极边框和所述阳极板之间均设置有垫片；至少部分所述垫片上设置有适于加强所述垫片强度的加强件。本申请的单电池，通过加强件增强了垫片的结构强度，提高了垫片的支撑效果，降低了膜电极边框挤压到阴极板和/或阳极板的可能性，降低了空气流道和/或氢气流道堵塞的可能性。

Description

单电池、燃料电池及车辆

技术领域

本申请涉及电池的领域，尤其是涉及一种单电池、燃料电池及车辆。

背景技术

燃料电池作为能量转换器的优势是众所周知的。它们通过电化学反应直接从化学能产生电和热，运行效率高。由于其高灵活性，燃料电池是各种应用的首选，如车辆驱动或便携式电源。

燃料电池电堆由大量相同的单电池组件串联构成，每个单电池组件由阴阳极板及膜电极构成。阴极板和膜电极之间限定有空气流道，阳极板和膜电极之间限定有氢气流道。燃料电池工作时，膜电极中生成的水会进入空气流道并随着空气排出空气流道。

随着燃料电池的使用，电流密度逐渐上升，气体流量逐渐上升，会导致气体的进出口有压降产生。又因为空气流道的出口会排出水，进一步增大空气流道出口端的压差，空气流道出口端的压差过大，会使膜电极边框挤压到阴极板，造成空气流道堵塞。

实用新型内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请的一个目的在于提出一种单电池，其通过加强件增强垫片的强度，降低了膜电极边框挤压到阴极板的可能性，从而降低了空气流道堵塞的风险。

本申请还提出一种包含上述单电池的燃料电池。

本申请还提出一种包含上述燃料电池的车辆。

根据本申请实施例的单电池，包括：阴极板、阳极板和膜电极，在第一方向上，所述膜电极夹设于所述阴极板和所述阳极板之间，所述单电池包括在第二方向顺序排布的反应区和分配区，所述第一方向和所述第二方向垂直；在所述分配区，所述膜电极包括膜电极边框，所述膜电极边框和所述阴极板之间、所述膜电极边框和所述阳极板之间均设置有垫片；至少部分所述垫片上设置有适于加强所述垫片强度的加强件。

根据本申请实施例的单电池，通过加强件增强了垫片的结构强度，提高了垫片的支撑效果，降低了膜电极边框挤压到阴极板的可能性，从而降低了空气流道堵塞的可能性，降低了空气流道排水不畅的风险。

在一些实施例中，所述反应区在第二方向的两侧均设置有所述分配区；

所述阴极板和所述膜电极之间限定有空气流道，所述空气流道沿第二方向延伸，与所述空气流道的出口对应的所述垫片设有所述加强件。

在一些实施例中，所述阳极板和所述膜电极之间限定有氢气流道，所述氢气流道的进口与所述空气流道的出口位于第二方向的同一侧，与所述氢气流道的入口端对应的所述垫片设置有所述加强件。

在一些实施例中，每个所述垫片均设有所述加强件。

在一些实施例中，在所述分配区，所述膜电极边框的厚度和两个所述垫片的厚度的总和为第一厚度；所述膜电极的位于所述反应区的部分在压缩前的厚度为第二厚度，所述第一厚度不小于所述第二厚度。

在一些实施例中，所述反应区在第二方向的两侧均设置有所述分配区；所述阴极板和所述膜电极之间限定有空气流道，所述空气流道沿第二方向延伸；所述空气流道的出口对应的所述垫片的厚度大于所述空气流道的进口对应的所述垫片的厚度；和/或所述空气流道的出口对应的所述垫片的材料强度大于所述空气流道的进口对应的所述垫片的材料强度。

在一些实施例中，所述加强件与所述垫片构造为一体成型件。

在一些实施例中，所述加强件构造为板状结构或加强筋结构。

根据本申请实施例的燃料电池，包括上述技术中的单电池。

根据本申请实施例的车辆，包括上述技术中的燃料电池。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请实施例的单电池的阴极板的俯视图。

图2是本申请实施例的单电池的剖视图。

附图标记：1、阴极板；2、阳极板；3、膜电极；31、膜电极边框；32、垫片；4、反应区；5、分配区。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

下面参考图1-图2描述根据本申请实施例的单电池。

参照图1和图2，根据本申请实施例的单电池，包括：阴极板1、阳极板2和膜电极3，在第一方向上，膜电极3夹设于阴极板1和阳极板2之间。单电池包括在第二方向上顺序排布的反应区4和分配区5。其中，第一方向和第二方向垂直。第一方向可以为单电池的厚度方向，第二方向可以为单电池的长度方向。

阴极板1和膜电极3之间限定有空气流道，阳极板2和膜电极3之间限定有氢气流道。

于分配区5部分，膜电极3包括膜电极边框31，膜电极边框31和阴极板1之间、膜电极边框31和阳极板2之间均设置有垫片32。至少部分垫片32上设置有适于加强垫片32强度的加强件。

需要说明的是，垫片32为支撑在双极板与膜电极边框31之间的结构，若空气流道中的压差过大，膜电极边框31可能在压差的作用下挤压阴极板1，造成空气流道的堵塞。

根据本申请实施例的单电池，通过加强件增强了垫片32的结构强度，提高了垫片32的支撑效果，降低了膜电极边框31挤压到阴极板1的可能性，从而降低了空气流道堵塞的可能性。

参照图1和图2，在一些具体实施例中，反应区4在第二方向的两侧均设置有分配区5，空气流道沿第二方向延伸，与空气流道的出口对应的垫片32设有加强件。

通过上述技术方案，增强了空气流道出口对应的垫片32的强度，降低了空气流道出口端的膜电极边框31挤压阴极板1的可能性，降低了空气流道排水不畅的可能性，改善因排水不畅导致的阴极板1的分配区5发生腐蚀、变色的问题，从而提升单电池的耐久性。

参照图1和图2，在一些具体实施例中，氢气流道的进口与空气流道的出口位于第二方向的同一侧，氢气流道的入口端对应的垫片32设置有加强件。

氢气流道的进口与空气流道的出口位于第二方向的同一侧，也就是说，单电池采用的是氢空逆向流设计，即氢气流道的进口与空气流道的出口位于第二方向的同一侧，氢气流道的出口与空气流道的进口也位于第二方向的同一侧。单电池工作产生的水从空气流道的出口排出后进入氢气流道的进口，在氢气流道内流动，水从氢气流道的出口排出后又进入空气流道的进口，在空气流道内流动，如此进行循环。

上述技术方案中，氢气流道的入口端对应的垫片32设置有加强件，降低了氢气流道进口端的膜电极边框31挤压阳极板2的可能性，降低了氢气流道堵塞的可能性，提升单电池的耐久性。

在一些实施例中，每个垫片32均设有加强件。

通过上述技术方案，降低了膜电极边框31挤压到阴极板1和阳极板2的可能性，从而降低了空气流道或氢气流道堵塞的可能性。

在一些实施例中，加强件与垫片32构造为一体成型件。

通过上述技术方案，一体成型件易于制造，降低了单电池的成本。

在一些实施例中，加强件构造为板状结构。

在一些实施例中，加强件的构造为与垫片32一体成型的板状结构，且加强件的板面与垫片32的截面形状大小均相同，也就是相当于增大了垫片32结构的厚度。

在一些实施例中，在分配区5，膜电极边框31的厚度和两个垫片32的厚度的总和为第一厚度。膜电极3位于反应区4的部分在压缩前的厚度为第二厚度，第一厚度不小于第二厚度。上述技术方案中，通过增加垫片32的厚度增强垫片32的强度，进而降低了膜电极边框31挤压到阴极板1和阳极板2的可能性。

具体的，在一些实施例中，第一厚度等于第二厚度。

在一些实施例中，空气流道的出口对应的垫片32的厚度大于空气流道的进口对应的垫片32的厚度。

通过上述技术方案，增大空气流道的出口对应的垫片32的厚度，进一步增强空气流道的出口对应的垫片32的强度，提高了空气流道的出口对应的垫片32的支撑效果，降低了空气流道出口堵塞的可能性。

在一些具体实施例中，空气流道的出口对应的垫片32和空气流道的进口对应的垫片32的材料相同。空气流道的出口对应的垫片32的厚度大于空气流道的进口对应的垫片32的厚度。

通过上述技术方案，便于垫片的选材，降低了单电池的成本。

在一些实施例中，空气流道的出口对应的垫片32的材料强度大于空气流道的进口对应的垫片32的材料强度。

通过上述技术方案，进一步增强空气流道的出口对应的垫片32的强度，提高了空气流道的出口对应的垫片32的支撑效果，降低了空气流道出口堵塞的可能性。

在一些具体实施例中，空气流道的出口对应的垫片32的厚度等于空气流道的进口对应的垫片32的厚度。空气流道的出口对应的垫片32的材料强度大于空气流道的进口对应的垫片32的材料强度。

上述技术方案，在增强空气流道的出口对应的垫片32的强度的同时，还保持反应区4第二方向两侧结构的对称性，增强了单电池的稳定性。

在一些实施例中，加强件构造还可以为加强筋。

根据本申请实施例的燃料电池，其包括上述技术中的单电池。因为本申请的燃料电池包含上述技术中单电池，所以本申请的燃料电池也通过加强件增强了垫片32的结构强度，提高了垫片32的支撑效果，降低了膜电极边框31挤压到阴极板1或阳极板2的可能性，降低了空气流道或氢气流道堵塞的可能性，延长了燃料电池的使用寿命。

根据本申请实施例的车辆，其包括上述技术中的燃料电池。因为本申请的车辆包含上述技术中燃料电池，所以本申请的车辆也通过加强件增强了垫片32的结构强度，提高了垫片32的支撑效果，降低了膜电极边框31挤压到阴极板1或阳极板2的可能性，降低了空气流道或氢气流道堵塞的可能性，延长了车辆的使用寿命。

在本申请的描述中，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申请和简化描述，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申请的限制。

在本申请的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。

在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。

在本申请的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述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申请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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种单电池，其特征在于，包括：阴极板(1)、阳极板(2)和膜电极(3)，在第一方向上，所述膜电极(3)夹设于所述阴极板(1)和所述阳极板(2)之间，所述单电池包括在第二方向顺序排布的反应区(4)和分配区(5)，所述第一方向和所述第二方向垂直；

在所述分配区(5)，所述膜电极(3)包括膜电极边框(31)，所述膜电极边框(31)和所述阴极板(1)之间、所述膜电极边框(31)和所述阳极板(2)之间均设置有垫片(32)；

至少部分所述垫片(32)上设置有适于加强所述垫片(32)强度的加强件。

2.根据权利要求1所述的单电池，其特征在于，

所述反应区(4)在第二方向的两侧均设置有所述分配区(5)；

所述阴极板(1)和所述膜电极(3)之间限定有空气流道，所述空气流道沿第二方向延伸，与所述空气流道的出口对应的所述垫片(32)设有所述加强件。

3.根据权利要求2所述的单电池，其特征在于，所述阳极板(2)和所述膜电极(3)之间限定有氢气流道，所述氢气流道的进口与所述空气流道的出口位于第二方向的同一侧，与所述氢气流道的入口端对应的所述垫片(32)设置有所述加强件。

4.根据权利要求1所述的单电池，其特征在于，每个所述垫片(32)均设有所述加强件。

5.根据权利要求1所述的单电池，其特征在于，在所述分配区(5)，所述膜电极边框(31)的厚度和两个所述垫片(32)的厚度的总和为第一厚度；

所述膜电极(3)的位于所述反应区(4)的部分在压缩前的厚度为第二厚度，所述第一厚度不小于所述第二厚度。

6.根据权利要求1所述的单电池，其特征在于，所述反应区(4)在第二方向的两侧均设置有所述分配区(5)；

所述阴极板(1)和所述膜电极(3)之间限定有空气流道，所述空气流道沿第二方向延伸；

所述空气流道的出口对应的所述垫片(32)的厚度大于所述空气流道的进口对应的所述垫片(32)的厚度；和/或所述空气流道的出口对应的所述垫片(32)的材料强度大于所述空气流道的进口对应的所述垫片(32)的材料强度。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的单电池，其特征在于，所述加强件与所述垫片(32)构造为一体成型件。

8.根据权利要求7所述的单电池，其特征在于，所述加强件构造为板状结构或加强筋结构。

9.一种燃料电池，其特征在于，包括：根据权利要求1-8中任一项所述的单电池。

10.一种车辆，其特征在于，包括：根据权利要求9所述的燃料电池。

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