[发明专利]燃料电池单元及燃料电池堆

说明书

本发明提供了一种燃料电池单元及燃料电池堆，所述燃料电池堆包括一端开口的燃气室，所述燃气室的侧壁具有燃气窗口；一端开口的燃料匣，所述燃料匣嵌入所述燃气室中，并与所述燃气室限定了燃料容纳空间；与所述燃料容纳空间相连通的电解液通孔；以及固定在所述燃气室的所述侧壁上的燃料电池单元，其中燃料电池单元包括依次叠放的第一电极承载层、具有流体通孔的流道层和第二电极承载层，第一电极承载层和第二电极承载层分别具有与流体通孔相对应的第一窗口和第二窗口，第二电极承载层还具有与流体通孔相连通的第一电解液入口和第一电解液出口；所述燃料电池单元的第一窗口与燃气窗口相连通。本发明的燃料电池堆降低了成本、提高了安全性能。

技术领域

本发明涉及电池装置，具体涉及燃料电池。

背景技术

氢氧燃料电池是以氢气(燃料)作为还原剂、氧气作为氧化剂，将化学能转换为电能的电池。其具有转换效率高、容量大、比能量高、功率范围广、不用充电等优点。

氢氧燃料电池包括正极、负极和夹在正负极中间的电解质板。氢氧燃料电池工作时，向负极供应氢气，同时向正极供应氧气(或空气)。氢气在负极上的催化剂的作用下分解成氢离子和电子。氢离子进入电解液中，而电子则沿外部电路移向正极。在正极上，氧气同电解液中的氢离子吸收抵达正极上的电子形成水。氢氧燃料电池是利用水的电解的逆反应的“发电机”。

现有的氢氧燃料电池中的电解质板通常采用离子交换膜。由于离子交换膜的价格昂贵，因此在小功率电器应用的竞争力远不如锂离子电池。为了维持氢氧燃料电池的正常工作，须持续供应氢气。由于氢气易燃烧和爆炸，因此氢气的存储将增加成本和提高风险。

发明内容

针对现有技术存在的上述技术问题，本发明的实施例提供了一种燃料电池单元，包括：

依次叠放的第一电极承载层、流道层和第二电极承载层，所述流道层具有流体通孔，所述第一电极承载层和第二电极承载层分别具有与所述流体通孔相对应的第一窗口和第二窗口，所述第二电极承载层还具有与所述流体通孔相连通的第一电解液入口和第一电解液出口；

嵌入所述第一窗口中的负极；以及

嵌入所述第二窗口中的正极；

其中所述负极、流体通孔和正极限定了用于容纳电解液的离子交换空间。

优选的，所述燃料电池单元还包括：与所述第一电极承载层紧密贴合的第一密封层，所述第一密封层具有与所述第一窗口相对应的第三窗口；以及与所述第二电极承载层紧密贴合的第二密封层，所述第二密封层具有与所述第二窗口相对应的第四窗口，以及分别与所述第一电解液入口和第一电解液出口相连通的第二电解液入口和第二电解液出口。

优选的，所述燃料电池单元还包括：与所述第一密封层紧密贴合的第一固定层，所述第一固定层具有与所述第一窗口相对应的第五窗口；以及与所述第二密封层紧密贴合的第二固定层，第二固定层具有与所述第二窗口相对应的第六窗口，以及分别与所述第二电解液入口和第二电解液出口相连通的第三电解液入口和第三电解液出口。

优选的，所述第一固定层、第一密封层、第一电极承载层、流道层、第二电极承载层、第二密封层和第二固定层都具有数量相同、且一一对齐的多个螺栓孔。

本发明的实施例还提供了一种燃料电池堆，包括：

一端开口的燃气室，所述燃气室的侧壁具有燃气窗口；

一端开口的燃料匣，所述燃料匣嵌入所述燃气室中，并与所述燃气室限定了燃料容纳空间；

与所述燃料容纳空间相连通的电解液通孔；以及

如上所述的燃料电池单元，所述燃料电池单元固定在所述燃气室的所述侧壁上，且所述燃料电池单元的所述第一窗口与所述燃气窗口相连通。