CN219575697U - 假膜电极、假单电池及电堆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种假膜电极、假单电池及电堆，涉及燃料电池技术领域。该假膜电极包括阳极密封边框和阴极密封边框；阳极密封边框和阴极密封边框相对设置，且均设置为长方体；阳极密封边框的侧壁和/或阴极密封边框的侧壁设有标识结构。本实用新型提供的假膜电极缓解了现有技术中存在的无法通过肉眼分辨真假膜电极的技术问题。

Description

假膜电极、假单电池及电堆

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种假膜电极、假单电池及电堆。

背景技术

燃料电池单电池通过双极板、膜电极和双极板叠加构成，多个单电池的叠加构成了特定功率的电池电芯，靠近电芯中间部位的单电池，其左右两侧也是由能够发电发热的单电池构成，一般称之为真电池；而位于电芯端部部位的单电池，其一侧为真电池，另一侧为用于导出电流的集流板和固定电芯的端板；由于真电池可以发电发热，另一侧的集流板和端板不能发电发热，所以位于电芯端部部位的真电池所处的环境温度相较于中间部位的单电池低，导致位于电芯端部的真电池电压低，进而导致电芯发电的一致性差。为了解决上述问题，通常会在电芯端部的真电池和集流板之间增加假电池，通过假电池来起到保温的作用，从而提高电芯端部侧真电池的发电性能。

其中，假电池由双极板、假膜电极和双极板叠加构成，膜电极和假膜电极的区别在于膜电极包括阳极气体扩散层、阳极催化层、质子交换膜、阴极催化层和阴极气体扩散层，参与电化学反应发电，而假膜电极包括阳极气体扩散层和阴极气体扩散层，不参加电化学反应，不能发电。从外观上看，膜电极和假膜电极非常相似，当把他们都装入电芯后无法通过肉眼进行判断他们是否存在位置的错装。如果错将假膜电极装到膜电极的位置，会导致此片单电池没有电压。如果错将膜电极装到假膜电极的位置，则无法起到保温的效果，影响电池电压的一致性。现有技术中在膜电极的边框上设置不同的数字字母编码或者二维码来区分真假膜电极，通过人眼识别字母编码或扫码的方式来区分物料，而人眼识别还是存在错装的风险，并且装堆后无法对真假膜电极是否装错位置进行确认。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种假膜电极、假单电池及电堆，以缓解现有技术中存在的无法通过肉眼分辨真假膜电极的技术问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案在于：

第一方面，本实用新型提供的假膜电极包括阳极密封边框和阴极密封边框；

所述阳极密封边框和所述阴极密封边框相对设置，且均设置为长方体；

所述阳极密封边框的侧壁和/或所述阴极密封边框的侧壁设有标识结构。

更进一步地，所述标识结构设置为凹槽。

更进一步地，所述标识结构设置为涂层。

更进一步地，所述标识结构设置为凸起。

更进一步地，所述标识结构设置有多个，多个所述标识结构沿所述阳极密封边框或所述阴极密封边框的周向间隔设置。

更进一步地，所述标识结构设置有两组，两组所述标识结构分别位于所述阳极密封边框或所述阴极密封边框相对的两个侧壁，且两组所述标识结构沿所述假膜电极的长度方向错位设置。

更进一步地，所述假膜电极还包括阳极气体扩散层和阴极气体扩散层；

所述阳极密封边框设有第一安装区，所述阳极气体扩散层安装于所述第一安装区；

所述阴极密封边框设有第二安装区，所述阴极气体扩散层安装于所述第二安装区，且与所述阳极气体扩散层相对设置。

第二方面，本实用新型提供的假单电池包括第一双极板和如上述任一项所述的假膜电极；

所述第一双极板设置有两个，且所述假膜电极夹设于两个所述第一双极板之间。

更进一步地，所述第一双极板设置为长方体，且所述第一双极板的长度小于所述假膜电极的长度，所述第一双极板的宽度小于所述假膜电极的宽度。

第三方面，本实用新型提供的电堆包括真单电池和如上述所述的假单电池；

所述假单电池设置有两个，所述真单电池设置有多个；

两个所述假单电池间隔设置，多个所述真单电池依次排列且均位于两个所述假单电池之间。

综合上述技术方案，本实用新型所能实现的技术效果分析如下：

本实用新型提供的假膜电极包括阳极密封边框和阴极密封边框；阳极密封边框和阴极密封边框相对设置，且均设置为长方体；阳极密封边框的侧壁和/或阴极密封边框的侧壁设有标识结构。假膜电极的阳极密封边框的侧壁设有标识结构；或者，假膜电极的阴极密封边框的侧壁设有标识结构；或者，假膜电极的阳极密封边框的侧壁和阴极密封边框的侧壁均设有标识结构；因为假膜电极的阳极密封边框的侧壁或阴极密封边框的侧壁在组装为假单电池时依然可见，方便操作人员对假膜电极进行识别；设置于侧壁的标识结构利于安装电堆时，操作人员对假膜电极进行肉眼识别。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的假膜电极的结构示意图；

图2为图1中A-A处截面图；

图3为本实用新型实施例提供的电堆的结构示意图一；

图4为本实用新型实施例提供的电堆的结构示意图二；

图5为本实用新型实施例提供的电堆中真单电池的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的电堆中膜电极的结构示意图；

图7为图6中B-B处截面图。

图标：

110-阳极密封边框；120-阴极密封边框；112-标识结构；210-阳极气体扩散层；220-阴极气体扩散层；300-第一双极板；400-真单电池；410-膜电极；411-质子交换膜；412-阳极扩散层；413-阴极扩散层；414-阳极边框；415-阴极边框；420-第二双极板；500-集流板；600-端板。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。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。

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定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

假膜电极和膜电极从外观上看非常相似，当把他们都装入电芯后无法通过肉眼进行判断他们是否存在位置的错装。如果错将假膜电极装到膜电极的位置，会导致此片单电池没有电压。如果错将膜电极装到假膜电极的位置，则无法起到保温的效果，影响电池电压的一致性。

有鉴于此，本实用新型实施例提供的假膜电极包括阳极密封边框110和阴极密封边框120；阳极密封边框110和阴极密封边框120相对设置，且均设置为长方体；阳极密封边框110的侧壁和/或阴极密封边框120的侧壁设有标识结构112。假膜电极的阳极密封边框110的侧壁设有标识结构112；或者，假膜电极的阴极密封边框120的侧壁设有标识结构112；或者，假膜电极的阳极密封边框110的侧壁和阴极密封边框120的侧壁均设有标识结构112；因为假膜电极的阳极密封边框110的侧壁或阴极密封边框120的侧壁在组装为假单电池时依然可见，方便操作人员对假膜电极进行识别；设置于侧壁的标识结构112利于安装电堆时，操作人员对假膜电极进行肉眼识别。

以下对假膜电极的形状和结构进行详细说明：

本实用新型实施例的可选方案中，标识结构112设置为凹槽。

具体地，请参见图1和图2，本实施例中，假膜电极的阳极密封边框110的侧壁和阴极密封边框120的侧壁均设有凹槽，且设于阳极密封边框110的侧壁的凹槽与设于阴极密封边框120的侧壁的凹槽相对应设置，且形状和尺寸相同。

标识结构112设置为凹槽，易于加工并且在罗列多个真单电池400和假单电池时，操作人员可以直观的区分真假膜电极，防止真假膜电极装错位置。

本实用新型实施例的可选方案中，标识结构112设置为涂层。

具体地，利用有别于假膜电极整体的颜色的颜料在阳极密封边框110的侧壁和阴极密封边框120的侧壁标记，形成涂层。较为优选地，涂层设置为红色或橘红色。

标识结构112设置为涂层，易于加工且不破坏假膜电极；另外在罗列多个真单电池400和假单电池时，操作人员可以直观的区分真假膜电极，防止真假膜电极装错位置。

本实用新型实施例的可选方案中，标识结构112设置为凸起。

具体地，阳极密封边框110的侧壁和阴极密封边框120的侧壁均向外凸出形成凸起。较为优选地，凸起设置为半圆形，当然，凸起设置为其他形状，例如方形等，也应当在本实用新型实施例的保护范围之内。

标识结构112设置为凸起，拿取假膜电极时可抓夹凸起，方便对假膜电极进行转运和装配；并且在罗列多个真单电池400和假单电池时，操作人员可以直观的区分真假膜电极，防止真假膜电极装错位置。

本实用新型实施例的可选方案中，标识结构112设置有多个，多个标识结构112沿阳极密封边框110或阴极密封边框120的周向间隔设置。

具体地，请参见图1，本实施例中，标识结构112设置有两组，两组标识结构112分别设于阳极密封边框110相对的两个侧壁，且两组标识结构112沿假膜电极的长度方向错位设置。更进一步地，本实施中，一组标识结构112内设置有一个标识结构112，当然，一组标识结构112包括多个标识结构112，也应当在本实用新型实施例的保护范围之内。

两个标识结构112分别位于假膜电极的对角处，实现操作人员从不同的位置均可以看到标识结构112以区分真假膜电极，防止真假膜电极装错位置。

作为另一种实施方式，阳极密封边框110的每个侧壁和阴极密封边框120的每个侧壁均设置有标识结构112。

本实用新型实施例的可选方案中，假膜电极还包括阳极气体扩散层210和阴极气体扩散层220；阳极密封边框110设有第一安装区，阳极气体扩散层210安装于第一安装区；阴极密封边框120设有第二安装区，阴极气体扩散层220安装于第二安装区，且与阳极气体扩散层210相对设置。

具体地，请参见图1和图2，阳极密封边框110内部围合形成第一安装区，阳极气体扩散层210安装于第一安装区，且阳极气体扩散层210与第一安装区的侧壁粘接；阴极密封边框120内部围合形成第二安装区，阴极气体扩散层220安装于第二安装区，且阴极气体扩散层220与第二安装区的侧壁粘接。

阳极密封边框110用于安装阳极气体扩散层210，阴极密封边框120用于安装阴极气体扩散层220。

实施例二

本实用新型实施例提供的假单电池包括了实施例一中述及的假膜电极，因此，也具备了实施例一中的一切有益效果，在此不再赘述。

本实用新型实施例的可选方案中，假膜电极包括第一双极板300，第一双极板300设置有两个，且假膜电极夹设于两个第一双极板300之间。

具体地，第一双极板300设置为长方体，且第一双极板300的长度小于假膜电极的长度，第一双极板300的宽度小于假膜电极的宽度。

假膜电极夹设于两个第一双极板300之间形成假单电池，对位于假单电池旁的真单电池400保温。

实施例三

本实用新型实施例提供的电堆包括了实施例二中述及的假单电池，因此，也具备了实施例二中的一切有益效果，在此不再赘述。

本实用新型实施例的可选方案中，电堆还包括真单电池400，假单电池设置有两个，真单电池400设置有多个；两个假单电池间隔设置，多个真单电池400依次排列且均位于两个假单电池之间。

具体地，请参见图3和图4，多个真单电池400沿真单电池400的厚度方向叠放，两个假单电池分为位于多个真单电池400的两侧，为位于端部的真单电池400保温，避免电堆电压不一致。更进一步地，电堆还包括集流板500，集流板500设置有两个，两个急流板分别位于两个假单电池远离真单电池400的一侧，集流板500用于导出电堆的电流。更进一步地，电堆的两端均设置有端板600，端板600位于集流板500背离假单电池的一侧，用于固定电堆。

多个真单电池400均位于两个假单电池之间，假单电池为相邻的真单电池400保温，防止位于电堆端部的真单电池400所处的环境温度比位于电堆中部的真单电池400所处的环境温度低，进而避免出现电堆发电一致性差的问题。

本实用新型实施例的可选方案中，真单电池400包括膜电极410和第二双极板420，第二双极板420设置有两个，膜电极410夹设于两个第二双极板420之间；膜电极410包括质子交换膜411、阳极扩散层412、阳极催化层、阴极催化层和阴极扩散层413，阳极催化层和阴极催化层分别位于质子交换膜411的两侧，阳极扩散层412位于阳极催化层远离质子交换膜411的一侧，阴极扩散层413位于阴极催化层远离质子交换膜411的一侧。

具体地，请参见图5至图7，膜电极410包括阳极边框414和阴极边框415，阳极边框414和阴极边框415相对设置，且均围合形成安装区域；质子交换膜411的边缘夹设于阳极边框414和阴极边框415之间，阳极催化层设于质子交换膜411的一侧，阳极扩散层412设于阳极催化层背离质子交换膜411的一侧；阴极催化层设于质子交换膜411的另一侧，阴极扩散层413设于阴极催化层背离质子交换膜411的一侧。更进一步地，本实施例中，第二双极板420的形状、尺寸和结构与第一双极板300的形状、尺寸和结构相同。

质子交换膜411传递质子，防止阴阳极短路；阳极催化层和阴极催化层可以催化第二双极板420导入的氢气和空气，发生电化学反应产生电流，并向外释放水和热。阴极扩散层413和阳极扩散层412支撑膜电极410，起到收集电流，传递反应气体，水管里和物料分配的作用；阴极边框415和阳极边框414保证电堆的密封性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种假膜电极，其特征在于，包括：阳极密封边框(110)和阴极密封边框(120)；

所述阳极密封边框(110)和所述阴极密封边框(120)相对设置，且均设置为长方体；

所述阳极密封边框(110)的侧壁和/或所述阴极密封边框(120)的侧壁设有标识结构(112)。

2.根据权利要求1所述的假膜电极，其特征在于，所述标识结构(112)设置为凹槽。

3.根据权利要求1所述的假膜电极，其特征在于，所述标识结构(112)设置为涂层。

4.根据权利要求1所述的假膜电极，其特征在于，所述标识结构(112)设置为凸起。

5.根据权利要求1-4任一项所述的假膜电极，其特征在于，所述标识结构(112)设置有多个，多个所述标识结构(112)沿所述阳极密封边框(110)或所述阴极密封边框(120)的周向间隔设置。

6.根据权利要求5所述的假膜电极，其特征在于，所述标识结构(112)设置有两组，两组所述标识结构(112)分别位于所述阳极密封边框(110)或所述阴极密封边框(120)相对的两个侧壁，且两组所述标识结构(112)沿所述假膜电极的长度方向错位设置。

7.根据权利要求1-4任一项所述的假膜电极，其特征在于，所述假膜电极还包括阳极气体扩散层(210)和阴极气体扩散层(220)；

所述阳极密封边框(110)设有第一安装区，所述阳极气体扩散层(210)安装于所述第一安装区；

所述阴极密封边框(120)设有第二安装区，所述阴极气体扩散层(220)安装于所述第二安装区，且与所述阳极气体扩散层(210)相对设置。

8.一种假单电池，其特征在于，包括第一双极板(300)和如权利要求1-7任一项所述的假膜电极；

所述第一双极板(300)设置有两个，且所述假膜电极夹设于两个所述第一双极板(300)之间。

9.根据权利要求8所述的假单电池，其特征在于，所述第一双极板(300)设置为长方体，且所述第一双极板(300)的长度小于所述假膜电极的长度，所述第一双极板(300)的宽度小于所述假膜电极的宽度。

10.一种电堆，其特征在于，包括真单电池(400)和如权利要求8或9所述的假单电池；

所述假单电池设置有两个，所述真单电池(400)设置有多个；

两个所述假单电池间隔设置，多个所述真单电池(400)依次排列且均位于两个所述假单电池之间。