CN219738999U - 电池单元及燃料电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池单元及燃料电池，电池单元包括膜电极和设置在膜电极两侧的极板，极板具有气道结构，气道结构与膜电极之间限定出沿第一方向延伸的气体流道，在第二方向上，气道结构的两侧具有两个密封结构，密封结构包括相连的密封部和具有弹性的挤压部，密封部位于挤压部远离气体流道的一侧，密封部与膜电极抵接，挤压部的最高点至膜电极的距离大于气道结构的最高点至膜电极的距离，第一方向和第二方向互相垂直。根据本实用新型实施例的电池单元，极板上形成密封结构，密封结构可以与气道结构一体成型，可以提升密封结构的密封性和可靠性，降低气体泄漏的风险；且密封结构可以朝向远离气体流道的方向变形，不会对气体流道造成影响。

Description

电池单元及燃料电池

技术领域

本实用新型涉及燃料电池密封技术领域，尤其是涉及一种电池单元及燃料电池。

背景技术

相关技术中，燃料电池的密封是采用密封胶密封，燃料电池长时间的高低温运行，密封胶容易老化，耐久可靠性较差，容易造成密封不良，不利于燃料电池的使用。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种电池单元，极板上形成密封结构，密封结构可以与气道结构一体成型，可以提升密封结构的密封性和可靠性，降低气体泄漏的风险；且密封结构可以朝向远离气体流道的方向变形，不会对气体流道造成影响。

本实用新型还提出了一种具有上述电池单元的燃料电池。

根据本实用新型第一方面实施例的电池单元，包括膜电极和设置在所述膜电极两侧的极板，所述极板具有气道结构，所述气道结构与所述膜电极之间限定出沿第一方向延伸的气体流道，在第二方向上，所述气道结构的两侧具有两个密封结构，所述密封结构包括：相连的密封部和具有弹性的挤压部，所述密封部位于所述挤压部远离所述气体流道的一侧，所述密封部与所述膜电极抵接，所述挤压部的最高点至所述膜电极的距离大于所述气道结构的最高点至所述膜电极的距离，所述第一方向和所述第二方向互相垂直。

根据本实用新型实施例的电池单元，电池单元包括膜电极和极板，极板上形成密封结构，密封结构可以与气道结构一体成型，可以提升密封结构的密封性和可靠性，降低气体泄漏的风险；且密封结构的密封部位于挤压部远离气体流道的一侧，挤压部可以受力变形，可以朝向远离气体流道的方向变形，不会对气体流道造成影响。

根据本实用新型的一些实施例，所述密封部包括与所述膜电极平行的密封板。

根据本实用新型的一些实施例，所述挤压部包括：顶板和位于顶板两侧的第一侧板、第二侧板，所述第一侧板的一侧与所述密封板相连，所述第一侧板的另一侧与所述顶板相连，所述第二侧板的一侧与所述顶板相连，另一侧与所述气道结构相连，所述顶板、所述第一侧板和所述第二侧板限定出开口朝向所述膜电极的凹槽结构。

根据本实用新型的一些实施例，所述顶板与所述膜电极平行，所述第一侧板与所述顶板之间的夹角为钝角。

根据本实用新型的一些实施例，所述密封板的两侧均设置有第一密封胶层。

根据本实用新型的一些实施例，相邻的两个电池单元的两个极板相抵接，以在两个所述气道结构之间构造出冷却流道，两个所述极板的所述挤压部相抵接以在第一方向上封闭所述冷却流道。

根据本实用新型的一些实施例，两个所述极板的所述挤压部之间具有第二密封胶层。

根据本实用新型的一些实施例，所述膜电极包括膜电极本体和与所述膜电极本体相连的膜电极边框，所述极板与所述膜电极本体之间构造出气体流道，所述密封部与所述膜电极边框抵接。

根据本实用新型的一些实施例，所述极板包括阳极板和阴极板，所述阳极板和所述阴极板对称地设置在所述膜电极的两侧。

根据本实用新型第二方面实施例的燃料电池，包括根据本实用新型上述第一方面实施例的电池单元。

根据本实用新型实施例的燃料电池，通过设置上述电池单元，可以提升密封结构的密封性和可靠性，降低气体泄漏的风险；且密封结构可以朝向远离气体流道的方向变形，不会对气体流道造成影响，进而可以提高燃料电池使用时的安全性。

本实用新型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，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/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是根据本实用新型一些实施例的电池单元的俯视图；

图2是图1沿A-A处的剖面图。

附图标记：

10、电池单元；

1、膜电极；11、膜电极本体；12、膜电极边框；

2、极板；21、阳极板；22、阴极板；23、气道结构；231、气体流道；232、氢气流道；233、空气流道；

3、密封结构；31、密封部；311、密封板；32、挤压部；321、顶板；322、第一侧板；323、第二侧板；324、凹槽结构；

41、第一密封胶层；42、第二密封胶层。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参考图1-图2描述根据本实用新型实施例的电池单元10。

参照图1-图2，电池单元10包括膜电极1和极板2，例如，极板2可以为冲压成型的金属板结构。极板2设置在膜电极1两侧，极板2和膜电极1可以组成单个电池单元10，多个电池单元10可以组成燃料电池。极板2具有气道结构23，例如气道结构23可以由极板2冲压形成，气道结构23与膜电极1之间限定出沿第一方向(例如参照图1中的e1方向)延伸的气体流道231，气体可以在气体流道231内流动，可以与膜电极1发生反应，为用电装置提供动力支持。在第二方向(例如参照图1中的e2方向)上，气道结构23的两侧具有两个密封结构3，第一方向和第二方向互相垂直，密封结构3可以由极板2冲形成，金属的密封结构3可以提高密封结构3的使用寿命。两个密封结构3可以密封气道结构23的两侧，可以防止气体泄漏。例如，密封结构3与气道结构23可以由极板2一起冲压形成，工艺简单且精度高，装配和制造简单，整体成本低廉。

密封结构3包括密封部31和挤压部32，密封部31与挤压部32相连，且挤压部32具有弹性。密封部31位于挤压部32的远离气体流道231的一侧，密封部31与膜电极1抵接，密封部31与膜电极1共同作用可以避免气体流道231内的气体通过密封部31与膜电极1之间的间隙泄漏至外界环境中，同时也可以避免外界环境中的气体通过密封部31与膜电极1之间的间隙流动至气体流道231内。密封结构3集成于极板2上，设计为金属密封结构3可以提升密封力和可靠性，可以降低气体泄漏的风险。

挤压部32的最高点至膜电极1的距离d1大于气道结构23的最高点至膜电极1的距离d2，多个电池单元10可以通过螺栓连接以堆叠组成燃料电池，在组成燃料电池的过程中，极板2和膜电极1受密封螺栓轴力的影响，对密封结构3产生沿第三方向(例如参照图2中的e3方向)的压力，密封结构3受力变形，可以使得提升密封结构3的密封性；且d1大于d2，挤压部32受到沿第三方向的压力，挤压部32具有弹性，可以受力变形，挤压部32可以朝向远离气体流道231的方向变形，不会对气体流道231造成影响。

根据本实用新型实施例的电池单元10，电池单元10包括膜电极1和极板2，极板2上形成密封结构3，密封结构3可以与气道结构23一体成型，可以提升密封结构3的密封性和可靠性，降低气体泄漏的风险；且密封结构3的密封部31位于挤压部32远离气体流道231的一侧，挤压部32可以受力变形，可以朝向远离气体流道231的方向变形，不会对气体流道231造成影响。

根据本实用新型的一些实施例，参照图2，密封部31包括密封板311，密封板311与膜电极1平行，可以使得密封板311具有良好的密封效果，进而使得密封部31的密封效果好。

根据本实用新型的一些实施例，参照图2，密封结构3的挤压部32包括顶板321、第一侧板322和第二侧板323，第一侧板322和第二侧板323分别位于顶板321的两侧。第一侧板322的一侧与密封板311相连，第一侧板322的另一侧与顶板321相连；第二侧板323的一侧与顶板321相连，另一侧与气道结构23相连。顶板321、第一侧板322和第二侧板323限定出开口朝向膜电极1的凹槽结构324，在多个电池单元10组成燃料电池的过程中，挤压部32可以受力变形，挤压部32可以朝向凹槽结构324内变形，使得挤压部32具有变形空间，可以提高密封结构3的密封性。

根据本实用新型的一些实施例，参照图2，顶板321与膜电极1平行，第一侧板322与顶板321之间的夹角α为钝角，当电池单元10在装配为燃料电池时，密封结构3可以受力变形，增加密封结构3的密封性；同时便于挤压部32朝向远离气体流道231的方向变形，可以进一步地避免对气体流道231造成影响。例如第一侧板322与顶板321之间的夹角α可以为120°。

根据本实用新型的一些实施例，参照图2，密封板311的两侧均设置有第一密封胶层41，可以进一步地增加密封板311的密封效果。例如，第一密封胶层41厚度范围可以为0.01mm-0.03mm，第一密封胶层41可以采用印刷涂覆，可以使得第一密封胶层41厚度精度高，总体密封均匀性高。

根据本实用新型的一些实施例，相邻的两个电池单元10的两个极板2相抵接，以在两个气道结构23之间构造出冷却流道，冷却流道内流动的液体为冷却液，冷却液在冷却流道内流动可以降低电池单元10的温度，例如，冷却液可以为水。两个极板2的挤压部32相抵接以在第一方向上封闭冷却流道，挤压部32可以密封冷却流道，可以避免冷却流道内的冷却液从冷却流道内泄漏至外界环境中，同时也可以避免外界环境中的气体或液体进入冷却流道内。

根据本实用新型的一些实施例，参照图2，两个极板2的挤压部32之间具有第二密封胶层42，第二密封胶层42可以弥补挤压部32表面的微观粗糙度和不平整度，第二密封胶层42可以提升挤压部32密封冷却流道的密封性。例如，第二密封胶层42厚度范围可以为0.01mm-0.03mm，第二密封胶层42可以采用印刷涂覆，可以使得第二密封胶层42厚度精度高，总体密封均匀性高。

根据本实用新型的一些实施例，参照图2，膜电极1包括膜电极本体11和膜电极边框12，膜电极边框12与膜电极本体11相连，在膜电极本体11的外周侧设置膜电极边框12，可以便于膜电极本体11的装配。极板2与膜电极本体11之间构造出气体流道231，可以便于气体流道231内的气体与膜电极本体11发生反应。密封部31与膜电极边框12抵接，膜电极边框12的材质为金属材质，在装配燃料电池的过程中，膜电极边框12受力承受一定的装配压力，不易变形，可以使得密封部31达到较好的密封效果。例如，在第三方向上，膜电极边框12的厚度大于膜电极本体11的厚度，可以保证密封部31的密封效果，在装配燃料电池的过程中，膜电极边框12可以承受装配压力，可以具有一定的压缩量。

根据本实用新型的一些实施例，参照图2，极板2包括阳极板21和阴极板22，阳极板21和阴极板22对称地设置在膜电极1的两侧，阳极板21上形成的气道结构23与膜电极1之间限定出的气体流道231为氢气流道232，氢气流道232内流动的气体为氢气；阴极板22上形成的气道结构23与膜电极1之间限定出的气体流道231为空气流道233，空气流道233内流动的气体为空气。

根据本实用新型第二方面实施例的燃料电池，包括根据本实用新型上述第一方面实施例的电池单元10，燃料电池是由多个电池单元10串联组成。

根据本实用新型实施例的燃料电池，通过设置上述电池单元10，可以提升密封结构3的密封性和可靠性，降低气体泄漏的风险；且密封结构3可以朝向远离气体流道231的方向变形，不会对气体流道231造成影响，进而可以提高燃料电池使用时的安全性。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一些实施例”、“可选地”、“进一步地”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实用新型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实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型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，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种电池单元，其特征在于，包括膜电极和设置在所述膜电极两侧的极板，所述极板具有气道结构，所述气道结构与所述膜电极之间限定出沿第一方向延伸的气体流道，在第二方向上，所述气道结构的两侧具有两个密封结构，所述密封结构包括：相连的密封部和具有弹性的挤压部，所述密封部位于所述挤压部远离所述气体流道的一侧，所述密封部与所述膜电极抵接，所述挤压部的最高点至所述膜电极的距离大于所述气道结构的最高点至所述膜电极的距离，所述第一方向和所述第二方向互相垂直。

2.根据权利要求1所述的电池单元，其特征在于，所述密封部包括与所述膜电极平行的密封板。

3.根据权利要求2所述的电池单元，其特征在于，所述挤压部包括：顶板和位于顶板两侧的第一侧板、第二侧板，所述第一侧板的一侧与所述密封板相连，所述第一侧板的另一侧与所述顶板相连，所述第二侧板的一侧与所述顶板相连，另一侧与所述气道结构相连，所述顶板、所述第一侧板和所述第二侧板限定出开口朝向所述膜电极的凹槽结构。

4.根据权利要求3所述的电池单元，其特征在于，所述顶板与所述膜电极平行，所述第一侧板与所述顶板之间的夹角为钝角。

5.根据权利要求2所述的电池单元，其特征在于，所述密封板的两侧均设置有第一密封胶层。

6.根据权利要求1所述的电池单元，其特征在于，相邻的两个电池单元的两个极板相抵接，以在两个所述气道结构之间构造出冷却流道，两个所述极板的所述挤压部相抵接以在第一方向上封闭所述冷却流道。

7.根据权利要求6所述的电池单元，其特征在于，两个所述极板的所述挤压部之间具有第二密封胶层。

8.根据权利要求1所述的电池单元，其特征在于，所述膜电极包括膜电极本体和与所述膜电极本体相连的膜电极边框，所述极板与所述膜电极本体之间构造出气体流道，所述密封部与所述膜电极边框抵接。

9.根据权利要求1所述的电池单元，其特征在于，所述极板包括阳极板和阴极板，所述阳极板和所述阴极板对称地设置在所述膜电极的两侧。

10.一种燃料电池，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的电池单元。