CN220526960U - 一种电堆压装最小压装结构及电堆 - Google Patents

Abstract

一种电堆压装最小压装结构及电堆，属于燃料电池电堆领域，要点是所述第一阴极板的边沿部与所述膜电极相对设置，相对面的部分区域相互连接，部分区域形成第一气侧密封容置空间；所述第一水侧密封垫的下端面与所述第一阴极板的边沿部相对面的部分区域相互连接；所述第二阳极板的边沿部与所述膜电极相对设置，相对面的部分区域相互连接，部分区域形成第二气侧密封容置空间，效果是同一组的压装结构不再需要膜电极与极板边沿部定位对齐，而不同组的压装结构在对齐时因极板边沿部面积小并相对设置，对齐难度低，容易对齐。

Description

一种电堆压装最小压装结构及电堆

技术领域

本实用新型属于燃料电池电堆领域，具体涉及一种电堆压装最小压装结构及电堆。

背景技术

燃料电池是一种将燃料与氧化剂中的化学能通过电化学反应直接转化为电能的发电装置，具有能量转化率高、无污染、噪音低的优点。燃料电池单电池由极板和膜电极组成，多个单电池堆叠成燃料电池电堆。现有的燃料电池单电池的阴极板和阳极板通过焊接（对于金属极板）或粘接（对于石墨极板）形成双极板，而后与膜电极进行堆叠压装形成电堆。对于现有的燃料电池单电池形式，装堆过程中定位要求较高，装堆过程会造成电堆性能的性能不一致，且电堆维修时难度大，尤其是复装过程中极板和膜电极的相对位置偏差对维修后的电堆性能影响很大。

实用新型内容

为了解决降低装堆难度，提高装堆的一致性，改善可维修性，降低拆装对于性能的影响的问题，根据本申请一些实施例的电堆压装最小压装结构，包括

膜电极；

第一阴极板，所述第一阴极板的边沿部与所述膜电极相对设置，相对面的部分区域相互连接，部分区域形成第一气侧密封容置空间；

第一水侧密封垫，所述第一水侧密封垫的下端面与所述第一阴极板的边沿部相对面的部分区域相互连接；

第二阳极板，所述第二阳极板的边沿部与所述膜电极相对设置，相对面的部分区域相互连接，部分区域形成第二气侧密封容置空间；

第一气侧密封垫，所述第一气侧密封垫容置在所述第一气侧密封容置空间，所述第一气侧密封垫的上端面与所述第一阴极板的边沿部相对面的部分区域相互连接，所述第一气侧密封垫的下端面与所述膜电极的上端面相互连接；

第二气侧密封垫，所述第二气侧密封垫容置在所述第二气侧密封容置空间，所述第二气侧密封垫的上端面与所述膜电极的下端面相互连接，所述第二气侧密封垫的下端面与所述第二阳极板的边沿部相对面的部分区域相互连接。

根据本申请一些实施例的电堆压装最小压装结构，所述第一阴极板的边沿部包括按顺序依次连接或一体成型的第一平直段一、第一下凸段一、第一上凸段、第一下凸段二、第一平直段二，其中，所述第一下凸段一、所述第一下凸段二的下凸底端是平面且等高，所述第一上凸段连接在第一下凸段一、所述第一下凸段二之间而相对于所述第一下凸段一、所述第一下凸段二呈上凸态，所述第一下凸段的上凸顶端是平面，并且所述第一上凸段的上凸顶端在竖向低于所述第一平直段一、所述第一平直段二。

根据本申请一些实施例的电堆压装最小压装结构，所述第一阴极板的所述第一下凸段一的平面的下凸底端以及所述第一阴极板的所述第一下凸段二的平面的下凸底端与所述膜电极平行相对设置并通过相对面相互连接，藉由所述第一阴极板的所述第一上凸段连接在所述第一下凸段一、所述第一下凸段二之间而相对于所述第一下凸段一、所述第一下凸段二呈上凸态，所述第一上凸段的上凸顶端是平面，使所述第一阴极板的第一上凸段与所述膜电极相对形成容置阻碍气体通过腔体的所述第一气侧密封垫的第一气侧密封容置空间，所述第一气侧密封垫的上端面与所述第一阴极板的所述第一上凸段相互连接，所述第一气侧密封垫的下端面与所述膜电极的上端面相互连接。

根据本申请一些实施例的电堆压装最小压装结构，所述第一气侧密封垫水平向长度与所述第一阴极板的所述第一上凸段的上凸顶端的水平向长度基本等长或者稍小。

根据本申请一些实施例的电堆压装最小压装结构，所述第一水侧密封垫水平向的长度超过所述第一阴极板的所述第一上凸段，且所述第一水侧密封垫水平向的两端部分别容置在所述第一阴极板成型的第一水腔、第一气腔中。

根据本申请一些实施例的电堆压装最小压装结构，所述第一水侧密封垫的两端部容置在所述第一水腔、所述第一气腔中的部分，其水平向长度不超过所述第一水腔、所述第一气腔水平向长度的一半。

根据本申请一些实施例的电堆压装最小压装结构，所述第二阳极板的边沿部包括按顺序依次连接或一体成型的第二平直段一、第二上凸段一、第二下凸段、第二上凸段二、第二平直段二，其中，所述第二上凸段一、所述第二上凸段二的上凸顶端是平面且等高，所述第二下凸段连接在所述第二上凸段一、所述第二上凸段二之间而相对于所述第二上凸段一、所述第二上凸段二呈下凸态，所述第二下凸段的下凸底端是平面，并且所述第二下凸段的下凸底端在竖向高于所述第二平直段一、所述第二平直段二。

根据本申请一些实施例的电堆压装最小压装结构，所述第二阳极板的所述第二上凸段一的平面的上凸顶端以及所述第二阳极板的所述第二上凸段二的平面的上凸顶端与所述膜电极平行相对设置并通过相对面相互连接，藉由所述第二阳极板的所述第二下凸段相互连接在所述第二上凸段一、所述第二上凸段二之间而相对于所述第二上凸段一、所述第二上凸段二呈下凸态，所述第二下凸段的下凸底端是平面，使所述第二阳极板的所述第二下凸段与所述膜电极相对形成容置阻碍气体通过腔体的所述第二气侧密封垫的第二气侧密封容置空间，所述第二气侧密封垫的上端面与所述膜电极的下端面相互连接，所述第二气侧密封垫的下端面与所述第二阳极板的所述第二下凸段相互连接。

根据本申请一些实施例的电堆压装最小压装结构，所述相互连接是粘结；

所述第二气侧密封垫水平向长度与所述第二阳极板的所述第二下凸段的下凸底端的水平向长度基本等长或者稍小。

根据本申请一些实施例的电堆，由两个以上的任一项所述的电堆压装最小压装结构叠装相压形成。

有益效果：本实用新型的电堆压装最小压装结构层层叠放压装，对于单电池的封装结构叠放压装形成的电堆的整体封装结构来说，以膜电极为对称中心，以极板边沿部（凹槽）之间相互定位的方式。这种调整使得压堆组装过程中，同一组的电堆压装最小压装结构不再需要膜电极与极板边沿部定位对齐。而不同组的电堆压装最小压装结构在对齐时因极板边沿部（凹槽）面积小并相对设置，对齐难度低，容易对齐，避免了极小区域的第二凹槽面对整张铺设的具有相当大表面积的膜电极难以准确定位粘贴位置的现象。

附图说明

图1是实施例中一种燃料电池单电池的封装结构的测试示意图；

图2是实施例中另一种燃料电池单电池的封装结构的测试示意图；

图3是第一阳极示意图；

图4是第一阴极示意图；

图5是第二阳极示意图；

图6是第二阴极示意图；

图7是具有燃料电池单电池封装结构的极板。

101.第一凹槽，102.第二凹槽，103.第一密封垫，104.第二密封垫，105.第一膜电极，106.第二膜电极；

211.第一阳极板，212.第一阴极板，213.第一水侧密封垫，214.第一气侧密封垫，215.膜电极，216.第二阴极板，217.第二阳极板，218.第二水侧密封垫，219.第二气侧密封垫；

3-1外围；

311.第一平直段一，312.第一上凸段一，313.第一下凸段，314.第一上凸段二，315.第一平直段二。

321.第一平直段一，322.第一下凸段一，323.第一上凸段，324.第一下凸段二，325.第一平直段二。

331.第二平直段一，332.第二上凸段一，333.第二下凸段，334.第二上凸段二，335.第二平直段二。

341.第二平直段一，342.第二下凸段一，343.第二上凸段，344.第二下凸段二，345.第二平直段二。

具体实施方式

下面参考附图进一步描述本实用新型的实施方式，本实用新型的优点和特点将会随着描述而更为清楚。

实施例1：如图2-7所示，一种电堆压装最小压装结构，包括

膜电极215；

第一阴极板212，所述第一阴极板212的边沿部与所述膜电极215相对设置，相对面的部分区域相互连接，部分区域形成第一气侧密封容置空间；

第一水侧密封垫213，所述第一水侧密封垫213的下端面与所述第一阴极板212的边沿部相对面的部分区域相互连接；

第二阳极板217，所述第二阳极板217的边沿部与所述膜电极215相对设置，相对面的部分区域相互连接，部分区域形成第二气侧密封容置空间；

第一气侧密封垫214，所述第一气侧密封垫214容置在所述第一气侧密封容置空间，所述第一气侧密封垫214的上端面与所述第一阴极板212的边沿部相对面的部分区域相互连接，所述第一气侧密封垫214的下端面与所述膜电极215的上端面相互连接；

第二气侧密封垫219，所述第二气侧密封垫219容置在所述第二气侧密封容置空间，所述第二气侧密封垫219的上端面与所述膜电极215的下端面相互连接，所述第二气侧密封垫219的下端面与所述第二阳极板217的边沿部相对面的部分区域相互连接。

在一种优选方案中，所述第一阴极板212的边沿部包括按顺序依次连接或一体成型的第一平直段一321、第一下凸段一322、第一上凸段323、第一下凸段二324、第一平直段二325，其中，所述第一下凸段一322、所述第一下凸段二324的下凸底端是平面且等高，所述第一上凸段323连接在第一下凸段一322、所述第一下凸段二324之间而相对于所述第一下凸段一322、所述第一下凸段二324呈上凸态，所述第一下凸段的上凸顶端是平面，并且所述第一上凸段323的上凸顶端在竖向低于所述第一平直段一321、所述第一平直段二325。

在一种优选方案中，所述第一阴极板212的所述第一下凸段一322的平面的下凸底端以及所述第一阴极板212的所述第一下凸段二324的平面的下凸底端与所述膜电极215平行相对设置并通过相对面相互连接，藉由所述第一阴极板212的所述第一上凸段323连接在所述第一下凸段一322、所述第一下凸段二324之间而相对于所述第一下凸段一322、所述第一下凸段二324呈上凸态，所述第一上凸段323的上凸顶端是平面，使所述第一阴极板212的第一上凸段323与所述膜电极215相对形成容置阻碍气体通过腔体的所述第一气侧密封垫214的第一气侧密封容置空间，所述第一气侧密封垫214的上端面与所述第一阴极板212的所述第一上凸段323相互连接，所述第一气侧密封垫214的下端面与所述膜电极215的上端面相互连接。

在一种优选方案中，所述第一气侧密封垫214水平向长度与所述第一阴极板212的所述第一上凸段323的上凸顶端的水平向长度基本等长或者稍小。

在一种优选方案中，所述第一水侧密封垫213水平向的长度超过所述第一阴极板212的所述第一上凸段323，且所述第一水侧密封垫213水平向的两端部分别容置在所述第一阴极板212成型的第一水腔、第一气腔中。

在一种优选方案中，所述第一水侧密封垫213的两端部容置在所述第一水腔、所述第一气腔中的部分，其水平向长度不超过所述第一水腔、所述第一气腔水平向长度的一半。

在一种优选方案中，所述第二阳极板217的边沿部包括按顺序依次连接或一体成型的第二平直段一331、第二上凸段一332、第二下凸段333、第二上凸段二334、第二平直段二335，其中，所述第二上凸段一332、所述第二上凸段二334的上凸顶端是平面且等高，所述第二下凸段333连接在所述第二上凸段一332、所述第二上凸段二334之间而相对于所述第二上凸段一332、所述第二上凸段二334呈下凸态，所述第二下凸段333的下凸底端是平面，并且所述第二下凸段333的下凸底端在竖向高于所述第二平直段一331、所述第二平直段二335。

在一种优选方案中，所述第二阳极板217的所述第二上凸段一332的平面的上凸顶端以及所述第二阳极板217的所述第二上凸段二334的平面的上凸顶端与所述膜电极215平行相对设置并通过相对面相互连接，藉由所述第二阳极板217的所述第二下凸段333相互连接在所述第二上凸段一332、所述第二上凸段二334之间而相对于所述第二上凸段一332、所述第二上凸段二334呈下凸态，所述第二下凸段333的下凸底端是平面，使所述第二阳极板217的所述第二下凸段333与所述膜电极215相对形成容置阻碍气体通过腔体的所述第二气侧密封垫219的第二气侧密封容置空间，所述第二气侧密封垫219的上端面与所述膜电极215的下端面相互连接，所述第二气侧密封垫219的下端面与所述第二阳极板217的所述第二下凸段333相互连接。

在一种优选方案中，所述相互连接是粘结。

在一种优选方案中，所述第二气侧密封垫219水平向长度与所述第二阳极板217的所述第二下凸段333的下凸底端的水平向长度基本等长或者稍小。

本实用新型还涉及一种电堆，由两个以上的任一项所述的电堆压装最小压装结构叠装相压形成。

本实用新型的电堆压装最小压装结构层层叠放压装，对于单电池的封装结构叠放压装形成的电堆的整体封装结构来说，以膜电极为对称中心，以极板边沿部（凹槽）之间相互定位的方式。这种调整使得压堆组装过程中，同一组的电堆压装最小压装结构不再需要膜电极与极板边沿部定位对齐。而不同组的电堆压装最小压装结构在对齐时因极板边沿部（凹槽）面积小并相对设置，对齐难度低，容易对齐，避免了极小区域的第二凹槽面对整张铺设的具有相当大表面积的膜电极难以准确定位粘贴位置的现象。

实施例2：如图1所示的现有燃料电池单电池的封装结构，第一凹槽101和第二凹槽102的底部通过焊接，形成双极板，第一密封垫103和第二密封垫104通过胶水粘结在第一凹槽101和第二凹槽102的底部，最小单元有两个，一个是第一凹槽101，第二凹槽102，第一密封垫103和第二密封垫104通过焊接和粘结形成的双极板组件，另一个是第一膜电极105（MEA），这两个是独立的两种单元这种传统结构中，密封垫与MEA不粘接，仅放置，完全靠放置的位置来保障极板与MEA的相对位置，所以增加装堆难度。其中，最小组装单元是指出厂已组装成型的产品，在电堆压装中，各最小组装单元层层叠放压装。

如图2所示，在另一种方案中的本实用新型的燃料电池单电池的封装结构，包括第一阳极板211边沿部、第一阴极板212边沿部、第一气侧密封垫214、第一水侧密封垫213、第二阳极板217边沿部、第二阴极板216边沿部、第二气侧密封垫219以及第二水侧密封垫218。

如图3所示，第一阳极板211的边沿部包括按顺序依次连接或一体成型的第一平直段一311、第一上凸段一312、第一下凸段313、第一上凸段二314、第一平直段二315，其中，第一上凸段一312、第一上凸段二314的上凸顶端是平面且等高，第一下凸段313连接在第一上凸段一312、第一上凸段二314之间而相对于第一上凸段一312、第一上凸段二314呈下凸态，第一下凸段313的下凸底端是平面，并且第一下凸段313的下凸底端在竖向高于第一平直段一311、第一平直段二315。

如图4所示，第一阴极板212的边沿部包括按顺序依次连接或一体成型的第一平直段一321、第一下凸段一322、第一上凸段323、第一下凸段二324、第一平直段二325，其中，第一下凸段一322、第一下凸段二324的下凸底端是平面且等高，第一上凸段323连接在第一下凸段一322、第一下凸段二324之间而相对于第一下凸段一322、第一下凸段二324呈上凸态，第一下凸段313的上凸顶端是平面，并且第一上凸段323的上凸顶端在竖向低于第一平直段一321、第一平直段二325。

如图5所示，第二阳极板217的边沿部包括按顺序依次连接或一体成型的第二平直段一331、第二上凸段一332、第二下凸段333、第二上凸段二334、第二平直段二335，其中，第二上凸段一332、第二上凸段二334的上凸顶端是平面且等高，第二下凸段333连接在第二上凸段一332、第二上凸段二334之间而相对于第二上凸段一332、第二上凸段二334呈下凸态，第二下凸段333的下凸底端是平面，并且第二下凸段333的下凸底端在竖向高于第二平直段一331、第二平直段二335。

如图6所示，第二阴极板216的边沿部包括按顺序依次连接或一体成型的第二平直段一341、第二下凸段一342、第二上凸段343、第二下凸段二344、第二平直段二345，其中，第二下凸段一342、第二下凸段二344的下凸底端是平面且等高，第二上凸段343连接在第二下凸段一342、第二下凸段二344之间而相对于第二下凸段一342、第二下凸段二344呈上凸态，第二上凸段343的上凸顶端是平面，并且第二上凸段343的下凸顶端在竖向低于第二平直段一341、第二平直段二345。

第一阳极板211的第一平直段一311与第一阴极板212的第一平直段一321平行相对设置并通过相对面抵触，第一阳极板211的第一平直段二315与第一阴极板212的第一平直段二325平行相对设置并通过相对面抵触，第一阳极板211的第一上凸段一312与第一阴极板212的第一下凸段一322平行相对设置且成型容置水的第一水腔，第一阳极板211的第一上凸段二314与第一阴极板212的第一下凸段二324平行相对设置且成型为容置气体的第一气腔，第一阳极板211的第一下凸段313与第一阴极板212第一上凸段323平行相对设置，藉由第一阳极板211的第一下凸段313的下凸底端在竖向高于第一平直段一311、第一平直段二315以及第一阴极板212的第一上凸段323的上凸顶端在竖向低于第一平直段一321、第一平直段二325，使第一阳极板211的第一下凸段313与第一阴极板212第一上凸段323相对形成容置阻碍第一水腔与第一气腔连通的第一水侧密封垫213的第一水侧密封容置空间，第一水侧密封垫213设置在第一水侧密封容置空间中，并且第一水侧密封垫213的上端面与第一阳极板211的第一下凸段313抵触，第一水侧密封垫213的下端面与第一阴极板212的第一上凸段323连接，优选粘接。本实用新型中的抵触是指不具有粘结，仅通过挤压抵触固定。

第一水侧密封垫213水平向的长度超过第一阳极板211的第一下凸段313与第一阴极板212的第一上凸段323，且第一水侧密封垫213水平向的两端部分别容置在第一水腔、第一气腔中，第一水侧密封垫213的两端部容置在第一水腔、第一气腔中的部分，其水平向长度不超过第一水腔、第一气腔水平向长度的一半。根据上述方案，水腔与单体电池的水流通道连通，单体电池中部的水流通道中的水可以通过极板连接间隙进入水腔，但是由于水侧密封垫的阻碍，导致水不能进入气腔，而水腔能够与单电池的极板上的排水口连通，由此可以将单体电池中部的水流通道中的水可以通过极板连接间隙进入水腔中的水排出。同理，环境空气可能通过极板连接间隙进入气腔，然而，由于密封垫的阻碍不能进入水腔，从而不能由边沿部进入内部。

第一阴极板212的第一下凸段一322的平面的下凸底端以及第一阴极板212的第一下凸段二324的平面的下凸底端与膜电极215平行相对设置并通过相对面连接，优选粘结，藉由第一阴极板212的第一上凸段323连接在第一下凸段一322、第一下凸段二324之间而相对于第一下凸段一322、第一下凸段二324呈上凸态，第一上凸段323的上凸顶端是平面，使第一阴极板212的第一上凸段323与膜电极215相对形成容置阻碍气体通过腔体的第一气侧密封垫214的第一气侧密封容置空间，第一气侧密封垫214的上端面与第一阴极板212的第一上凸段323连接，优选粘结，第一气侧密封垫214的下端面与膜电极215的上端面连接，优选粘结。

第一气侧密封垫214水平向长度与第一阴极板212的第一上凸段323的上凸顶端的水平向长度基本等长或者稍小。根据上述方案，单体电池的氢气和空气通道中的空气和氢气即使突破极板间隙进入，因气侧密封垫阻碍而不能外泄，同样，环境中的空气也被气侧密封垫阻碍而不能进入内部。

第二阳极板217的第二平直段一331与第二阴极板216的第二平直段一341平行相对设置并通过相对面抵触，第二阳极板217的第二平直段二335与第二阴极板216的第二平直段二345平行相对设置并通过相对面抵触，第二阳极板217的第二上凸段一332与第二阴极板216的第二下凸段一342平行相对设置且成型容置水的第二水腔，第二阳极板217的第二上凸段二334与第二阴极板216的第二下凸段二344平行相对设置且成型为容置气体的第二气腔，第二阳极板217的第二下凸段333与第二阴极板216第二上凸段343平行相对设置，藉由第二阳极板217的第二下凸段333的下凸底端在竖向高于第二平直段一331、第二平直段二335以及第二阴极板216的第二上凸段343的上凸顶端在竖向低于第二平直段一341、第二平直段二345，使第二阳极板217的第二下凸段333与第二阴极板216第二上凸段343相对形成容置阻碍第二水腔与第二气腔连通的第二水侧密封垫218的第二水侧密封容置空间，第二水侧密封垫218设置在第二水侧密封容置空间中，并且第二水侧密封垫218的上端面与所述第二阳极板217的第二下凸段333抵触，第二水侧密封垫218的下端面与所述第二阴极板216的第二上凸段343连接，优选粘结。

第二水侧密封垫218水平向的长度超过第二阳极板217的第二下凸段333与第二阴极板216的第二上凸段343，且第二水侧密封垫218的两端部分别容置在第二水腔、第二气腔中，第二水侧密封垫218的两端部容置在第二水腔、第二气腔中的部分，其水平向长度不超过第二水腔、第二气腔水平向长度的一半。根据上述方案，水腔与单体电池的水流通道连通，单体电池中部的水流通道中的水可以通过极板连接间隙进入水腔，但是由于水侧密封垫的阻碍，导致水不能进入气腔，而水腔能够与单电池的极板上的排水口连通，由此可以将单体电池中部的水流通道中的水可以通过极板连接间隙进入水腔中的水排出。同理，环境空气可能通过极板连接间隙进入气腔，然而，由于密封垫的阻碍不能进入水腔，从而不能由边沿部进入内部。

第二阳极板217的第二上凸段一332的平面的上凸顶端以及第二阳极板217的第二上凸段二334的平面的上凸顶端与膜电极215平行相对设置并通过相对面连接，优选粘结，藉由第二阳极板217的第二下凸段333连接在第二上凸段一332、第二上凸段二334之间而相对于第二上凸段一332、第二上凸段二334呈下凸态，第二下凸段333的下凸底端是平面，使第二阳极板217的第二下凸段333与膜电极215相对形成容置阻碍气体通过腔体的第二气侧密封垫219的第二气侧密封容置空间，第二气侧密封垫219的上端面与膜电极215的下端面连接，优选粘结，第二气侧密封垫219的下端面与第二阳极板217的第二下凸段333抵触。

第二气侧密封垫219水平向长度与第二阳极板217的第二下凸段333的下凸底端的水平向长度基本等长或者稍小。根据上述方案，单体电池的氢气和空气通道中的空气和氢气即使突破极板间隙进入，因气侧密封垫阻碍而不能外泄，同样，环境中的空气也被气侧密封垫阻碍而不能进入内部。

在第二中方案中，对于其封装结构来说，封装结构的阴极板边沿部、第一气侧密封垫214、膜电极215、第二气侧密封垫219、阳极板边沿部、水侧密封垫，属于最小组装单元，最小组装单元是指出厂已组装成型的产品，在电堆压装中，各最小组装单元层层叠放压装。可以理解的是，本实施例对于阴极板边沿部、阳极板边沿部的说明可以想见其是极板的边沿部，整个极板、MEA、密封垫通过局部的这种结构粘结在一起。

第二封装结构的阳极板边沿部（第一阳极板211边沿部）与第一封装结构的阴极板边沿部（第一阴极板212边沿部）对齐，水侧密封垫（第一水侧密封垫213）设置在第二封装结构的阳极板边沿部（第一阳极板211边沿部）的第一下凸段313与第一封装结构的阴极板边沿部（第一阴极板212边沿部）第一上凸段323之间，且水侧密封垫（第一水侧密封垫213）与第二封装结构的阳极板边沿部（第一阳极板211边沿部）的第一下凸段313抵触，与第一封装结构的阴极板边沿部（第一阴极板212边沿部）第一上凸段323连接，优选粘结。

第三封装结构的阴极板边沿部（第二阴极板216边沿部）与第一封装结构的阳极板边沿部（第二阳极板217边沿部）对齐，水侧密封垫（第二水侧密封垫218）设置在第一封装结构的阳极板边沿部（第二阳极板217边沿部）的第二下凸段333与第三封装结构的阴极板边沿部（第二阴极板216边沿部）的第一上凸段343之间，且水侧密封垫（第二水侧密封垫218）与第一封装结构的阳极板边沿部（第二阳极板217边沿部）的第二下凸段333抵触，与第三封装结构的阴极板边沿部（第二阴极板216边沿部）的第一上凸段343连接，优选粘结。

由上述组装方式组装处于中间的封装结构。

对于在两端部的封装结构，在最下端的封装结构，其水侧密封垫（第二水侧密封垫218）连接（优选粘结）在阳极板边沿部（第二阳极板217边沿部）的第二下凸段333与一个阴极板边沿部（第三阴极板边沿部）的第一上凸段323之间。在最上端的封装结构，其水侧密封垫（第一水侧密封垫213）连接（优选粘结）在阳极板边沿部（第一阳极板211边沿部）的第一下凸段313与第一封装结构的阴极板边沿部（第一阴极板212边沿部）第一上凸段323之间。

由此，组装成一个完整的封装结构。

在第二种方案中，最小组装单元层层叠放压装，对于单电池的封装结构叠放压装形成的电堆的整体封装结构来说，是将单电池的封装结构以极板为对称中心，以膜电极215为压装定位主体主动与第一凹槽101定位的方式，改进为以膜电极215为对称中心，以极板边沿部（凹槽）之间相互定位的方式。这种调整使得压堆组装过程中，同一组的封装结构不再需要膜电极215与极板边沿部定位对齐。而不同组的封装结构在对齐时因极板边沿部（凹槽）面积小并相对设置，对齐难度低，容易对齐，避免了第一种方案的极小区域的第二凹槽102面对整张铺设的具有相当大表面积的膜电极215难以准确定位粘贴位置的现象。

在第二种方案中，相较于第一种方案中的极板底面直接通过胶水粘接的方式，发明人发现，这种平底粘接，在压堆完成后，两个极板间的连接稳定程度影响了水侧密封的性能，然后这种平底粘接的方式，使得两个极板间的连接稳定程度，主要受到胶水的影响，而胶水粘接牢固性受到环境的影响很大，在使用环境中随时间和环境的恶劣使粘接效果可能越来越差，其次，在粘接过程中，平底粘接容易导致胶水溢出平底面造成其他部分的影响。

由于本实用新型在压堆后始终具有压紧力作用，如果能够利用这种压紧力，那么则可以将压紧力一只作用在密封垫上，使得密封垫即使在胶水失效的情况下，仍然保持着和极板间的紧密连接，则可能解决该平底粘接的问题，显然，这个发现是意外的，然而，在上述第二种方案是以膜电极215为对称中心，以极板边沿部（凹槽）之间相互定位的方式而设计，因此，这意味着在第二种方案中，极板为了和膜电极215通过密封垫连接，使得极板已经朝向极板连接的方向凸起，而上述增加密封垫的方案需要朝向凸起相反的方向再制造凸起，一方面需要占用极板和膜电极215之间安装密封垫的空间，其次工艺也变得非常复杂，并且使得极板间密封垫的水平向长度极具减小，密封效果降低。为此，以本实用新型的第一阳极板211以及第一阴极板212举例说明改进路线，第二阳极板217以及第二阴极板216的改进路线同理，不再赘述。本实用新型的第二种方案通过第一阳极板211的第一下凸段313的下凸底端在竖向高于第一平直段一311、第一平直段二315以及第一阴极板212的第一上凸段323的上凸顶端在竖向低于第一平直段一311、第一平直段二315，通过极板的这种平直段和凸段的交替以及形成的平直段之间的高度差，如图3所示，h1为下凸段的高度，h2为上凸段的高度，h3为下凸段与平直段的高度差，h1和h2的高度可根据设计需要变化。h3这种高度差的存在，使第一阳极板211的第一下凸段313与第一阴极板212第一上凸段323相对平行设置且不贴合，存在了它们之间的平行的相对距离，从而形成了容置阻碍第一水腔与第一气腔连通的第一水侧密封垫213的第一水侧密封容置空间，由此，本实用新型通过极板的这种平直段和凸段的交替以及形成的平直段之间的高度差，实现了本实用新型能够不需朝向凸起相反的方向再制造凸起而能够将密封垫结构替换掉原有的极板平底粘贴的结构，从而密封不再被环境极大影响，且在压堆后通过压紧力一直作用于密封垫保持持久密封。

而本实用新型的第一密封垫103水平向的长度超过第一阳极板211的第一下凸段313与第一阴极板212的第一上凸段323，且第一水侧密封垫213的两端部分别容置在第一水腔、第一气腔中，第一水侧密封垫213的两端部容置在第一水腔、第一气腔中的部分，其水平向长度不超过第一水腔、第一气腔水平向长度的一半，目的在于由于第一阳极板211和第一阴极板212是在压装过程中组装，为了降低对密封垫的定位难度以及提高密封性而实施上述手段。

由此，本实用新型的燃料电池单电池的封装结构是对应的燃料电池单电池的边沿部，具体的，是极板边沿以及膜电极215的边沿与密封垫组成的封装结构，由此，封装结构分布在燃料电池边沿部。

在一种方案中，本实用新型为了降低装堆难度，提高装堆的一致性，改善可维修性，降低拆装对于性能的影响，通过极板设计并加工有双侧密封槽结构，一侧用以粘接气侧密封线，另一侧用以粘接水侧密封线。气侧密封线两侧都贴有粘结剂，一侧用以和膜电极215粘接，另一侧用以和极板粘接，极板和膜电极215通过气侧密封线粘接为整体，保证二者的相对位置不会受拆装或不同的装堆工艺影响。通过上述的双侧贴胶的气侧密封线，把阴极板-气侧密封线-膜电极215-气侧密封线-阳极板的结构粘接在一起。在上述阴极板或阳极板的双侧密封槽的另一侧粘接水侧密封线，形成完整的单电池结构。多个单电池通过水侧密封线进行压装密封，堆叠形成电堆。

燃料电池单电池的封装结构的极板具有双侧密封槽结构，两侧密封槽的高度可以相同也可以不同。燃料电池单电池的封装结构的气侧密封线的上下两侧都贴有粘接剂，一侧用以粘接膜电极215，另一侧用以粘接极板。燃料电池单电池的封装结构由双侧密封槽结构的极板、双侧贴胶的气侧密封线、水侧密封线、以及膜电极215组成。燃料电池单电池的封装结构粘接有水侧密封线（仅一侧有），用以和其他单电池的极板进行压装密封。燃料电池单电池的封装结构位于极板上，本实例位于极板四周外围，但不限于图示的位置。

根据图3所示，下凸段是双侧密封槽，下凸段作为气侧密封线，也作为水侧密封线。根据图2所示，第一阳极板211、第一阴极板212、第二阳极板217以及第二阴极板216为上述具有双侧密封槽结构的极板，第一气侧密封垫214的双侧贴有粘结剂，其上侧粘接第一阴极板212，下侧粘接膜电极215，同理第二气侧密封垫219通过双侧粘结剂粘接膜电极215和第二阳极板217。第一阴极板212的另一侧粘接有第一水侧密封垫213，第二阳极板217的另一侧粘接有第二水侧密封垫218，每个单电池封装结构中含有一个水侧密封线，用于和其他单电池的密封槽配合进行压装密封。图7示出了封装结构位置的示意，封装结构位于极板的外围，但不限于极板的外围。

本实用新型相对于现有的极板底面直接通过胶水粘接的方式，在使用环境中随时间和环境的恶劣使粘接效果可能越来越差，其次，在粘接过程中，平底粘接容易导致胶水溢出平底面造成其他部分的影响。本实用新型在压堆后始终具有压紧力作用，利用这种压紧力一直作用在密封垫上，使得密封垫即使在胶水失效的情况下，仍然保持着和极板间的紧密连接，解决了平底粘接的问题，并且，本实用新型没有使用朝向凸起相反的方向再制造凸起，因此不会面对到由此导致的需要占用极板和膜电极之间安装密封垫的空间，工艺也变得非常复杂，使极板间密封垫的水平向长度极具减小，密封效果降低等问题，而本实用新型是通过例如第一阳极板的第一下凸段的下凸底端在竖向高于第一平直段一、第一平直段二以及第一阴极板的第一上凸段的上凸顶端在竖向低于第一平直段一、第一平直段二，通过极板的这种平直段和凸段的交替以及形成的平直段之间的高度差，使第一阳极板的第一下凸段与第一阴极板第一上凸段相对平行设置且不贴合，存在了它们之间的平行的相对距离，从而形成了容置阻碍第一水腔与第一气腔连通的第一水侧密封垫的第一水侧密封容置空间，由此，本实用新型通过极板的这种平直段和凸段的交替以及形成的平直段之间的高度差，实现了本实用新型能够不需朝向凸起相反的方向再制造凸起而能够将密封垫结构替换掉原有的极板平底粘贴的结构，从而密封不再被环境极大影响，且在压堆后通过压紧力一直作用于密封垫保持持久密封。

本实用新型能够降低装堆难度，提高了装堆的一致性，改善可维修性，降低了拆装对于性能的影响。

在本实用新型的描述中，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至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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，除非另有明确的限定。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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实用新型中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“至少一个”是指一个或一个以上；“A和B中的至少一个”，类似于“A和/或B”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和B中的至少一个，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

在本实用新型中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述，仅为本实用新型创造较佳的具体实施方式，但本实用新型创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型创造披露的技术范围内，根据本实用新型创造的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电堆压装最小压装结构，其特征在于，包括

膜电极(215)；

第一阴极板(212)，所述第一阴极板(212)的边沿部与所述膜电极(215)相对设置，相对面的部分区域相互连接，部分区域形成第一气侧密封容置空间；

第一水侧密封垫(213)，所述第一水侧密封垫(213)的下端面与所述第一阴极板(212)的边沿部相对面的部分区域相互连接；

第二阳极板(217)，所述第二阳极板(217)的边沿部与所述膜电极(215)相对设置，相对面的部分区域相互连接，部分区域形成第二气侧密封容置空间；

第一气侧密封垫(214)，所述第一气侧密封垫(214)容置在所述第一气侧密封容置空间，所述第一气侧密封垫(214)的上端面与所述第一阴极板(212)的边沿部相对面的部分区域相互连接，所述第一气侧密封垫(214)的下端面与所述膜电极(215)的上端面相互连接；

第二气侧密封垫(219)，所述第二气侧密封垫(219)容置在所述第二气侧密封容置空间，所述第二气侧密封垫(219)的上端面与所述膜电极(215)的下端面相互连接，所述第二气侧密封垫(219)的下端面与所述第二阳极板(217)的边沿部相对面的部分区域相互连接。

2.根据权利要求1所述的电堆压装最小压装结构，其特征在于，所述第一阴极板(212)的边沿部包括按顺序依次连接或一体成型的第一平直段一(321)、第一下凸段一(322)、第一上凸段(323)、第一下凸段二(324)、第一平直段二(325)，其中，所述第一下凸段一(322)、所述第一下凸段二(324)的下凸底端是平面且等高，所述第一上凸段(323)连接在第一下凸段一(322)、所述第一下凸段二(324)之间而相对于所述第一下凸段一(322)、所述第一下凸段二(324)呈上凸态，所述第一下凸段的上凸顶端是平面，并且所述第一上凸段(323)的上凸顶端在竖向低于所述第一平直段一(321)、所述第一平直段二(325)。

3.根据权利要求2所述的电堆压装最小压装结构，其特征在于，所述第一阴极板(212)的所述第一下凸段一(322)的平面的下凸底端以及所述第一阴极板(212)的所述第一下凸段二(324)的平面的下凸底端与所述膜电极(215)平行相对设置并通过相对面相互连接，藉由所述第一阴极板(212)的所述第一上凸段(323)连接在所述第一下凸段一(322)、所述第一下凸段二(324)之间而相对于所述第一下凸段一(322)、所述第一下凸段二(324)呈上凸态，所述第一上凸段(323)的上凸顶端是平面，使所述第一阴极板(212)的第一上凸段(323)与所述膜电极(215)相对形成容置阻碍气体通过腔体的所述第一气侧密封垫(214)的第一气侧密封容置空间，所述第一气侧密封垫(214)的上端面与所述第一阴极板(212)的所述第一上凸段(323)相互连接，所述第一气侧密封垫(214)的下端面与所述膜电极(215)的上端面相互连接。

4.根据权利要求3所述的电堆压装最小压装结构，其特征在于，所述第一气侧密封垫(214)水平向长度与所述第一阴极板(212)的所述第一上凸段(323)的上凸顶端的水平向长度基本等长或者稍小。

5.根据权利要求2所述的电堆压装最小压装结构，其特征在于，所述第一水侧密封垫(213)水平向的长度超过所述第一阴极板(212)的所述第一上凸段(323)，且所述第一水侧密封垫(213)水平向的两端部分别容置在所述第一阴极板(212)成型的第一水腔、第一气腔中。

6.根据权利要求5所述的电堆压装最小压装结构，其特征在于，所述第一水侧密封垫(213)的两端部容置在所述第一水腔、所述第一气腔中的部分，其水平向长度不超过所述第一水腔、所述第一气腔水平向长度的一半。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的电堆压装最小压装结构，其特征在于，所述第二阳极板(217)的边沿部包括按顺序依次连接或一体成型的第二平直段一(331)、第二上凸段一(332)、第二下凸段(333)、第二上凸段二(334)、第二平直段二(335)，其中，所述第二上凸段一(332)、所述第二上凸段二(334)的上凸顶端是平面且等高，所述第二下凸段(333)连接在所述第二上凸段一(332)、所述第二上凸段二(334)之间而相对于所述第二上凸段一(332)、所述第二上凸段二(334)呈下凸态，所述第二下凸段(333)的下凸底端是平面，并且所述第二下凸段(333)的下凸底端在竖向高于所述第二平直段一(331)、所述第二平直段二(335)。

8.根据权利要求7所述的电堆压装最小压装结构，其特征在于，所述第二阳极板(217)的所述第二上凸段一(332)的平面的上凸顶端以及所述第二阳极板(217)的所述第二上凸段二(334)的平面的上凸顶端与所述膜电极(215)平行相对设置并通过相对面相互连接，藉由所述第二阳极板(217)的所述第二下凸段(333)相互连接在所述第二上凸段一(332)、所述第二上凸段二(334)之间而相对于所述第二上凸段一(332)、所述第二上凸段二(334)呈下凸态，所述第二下凸段(333)的下凸底端是平面，使所述第二阳极板(217)的所述第二下凸段(333)与所述膜电极(215)相对形成容置阻碍气体通过腔体的所述第二气侧密封垫(219)的第二气侧密封容置空间，所述第二气侧密封垫(219)的上端面与所述膜电极(215)的下端面相互连接，所述第二气侧密封垫(219)的下端面与所述第二阳极板(217)的所述第二下凸段(333)相互连接。

9.根据权利要求8所述的电堆压装最小压装结构，其特征在于，所述相互连接是粘结；

所述第二气侧密封垫(219)水平向长度与所述第二阳极板(217)的所述第二下凸段(333)的下凸底端的水平向长度基本等长或者稍小。

10.一种电堆，其特征在于，由两个以上的权利要求1-9中任一项所述的电堆压装最小压装结构叠装相压形成。