[发明专利]燃料电池分隔件、单体燃料电池和燃料电池电堆

说明书

本发明公开了一种燃料电池分隔件、单体燃料电池和燃料电池电堆，所述燃料电池分隔件包括：阳极板，所述阳极板包括阳极反应区和环绕所述阳极反应区的阳极边缘区；阴极板，所述阴极板包括阴极反应区和环绕所述阴极反应区的阴极边缘区；换热件，所述换热件夹设在所述阳极反应区的第二侧面与所述阴极反应区的第二侧面之间；栅板，所述栅板夹设在所述阳极边缘区的第二侧面与所述阴极边缘区的第二侧面之间，且所述栅板与所述阳极边缘区及所述阴极边缘区均连接，所述栅板环绕所述换热件。通过在阴极板和阳极板之间设置换热件和栅板，可以有效地提升燃料电池分隔件的散热性能，有助于提升燃料电池的冷启动性能和冷却效果，使燃料电池的工作状态更稳定。

技术领域

本发明属于燃料电池制造技术领域，具体而言，涉及一种燃料电池分隔件、具有该燃料电池分隔件的燃料电池电堆和一种单体燃料电池。

背景技术

燃料电池尤其氢燃料电池主要用于新能源汽车系列的燃料电池动力汽车、客车以及卡车、新能源燃料电池动力机车、飞行器、家庭用分散电源等领域。

燃料电池具有堆叠结构，通常是由单体燃料电池层叠多个而成的层叠体而构成。单体燃料电池一般来说包括发电体和隔板，发电体包含电解质膜和配置在电解质膜两面上的电极催化层。在燃料电池组中，层叠体的两端依次层叠集电板、绝缘板、端板，并使用连结装置将分别处于层叠体两侧的一对端板连结，使其保持层叠状态。

层叠状态的燃料电池在堆叠完成后，基板的背面之间会存在空腔，该空腔内的空气影响了各个单体电池之间的导热，导致电堆的冷启动速度慢。

分隔件表面有供给反应气体流动的流路，该流路的设置方式对燃料电池的效率影响较大。相关技术中，分隔件提供的还原剂气体流路及氧化剂气体流路的结构较为简单，未考虑到气体的实际走向。

燃料电池的特性要求氢氧侧所需的反应空间不同，一般采用两侧流道设计宽度不同的方法解决该问题。但流道宽度增大的一侧导致该侧流道宽深比增大，从而导致反应效率降低或电池体积的增大。此外，也有可能增加冲压加工的复杂程度。

燃料电池在发电过程中，会产生热量。相关技术中，为了带走热量，通常是在分隔件的边缘区设置冷却流道，该方式的冷却效果不好，长期使用会导致燃料电池的升温严重，影响电化学反应的效率。

在堆叠燃料电池的层叠体时，层叠体的压装效果直接影响燃料电池的反应效率。相关技术中，需要设置独立的压装边框来实现层叠体的压装，零部件较多，工艺复杂。

燃料电池的堆叠结构是通过对置于对各单电池层叠体两端的端板上施加紧固力而形成。相关技术中，需要设置独立的压装边框，用于施加紧固力的杆件穿过压装边框。这种压装方式导致电池内部压力不均匀，从而影响电池性能。

为了实现膜电极发电体的定位及固定，采用在膜电极四周设置与膜电极一体的绝缘绝缘框来实现。在承受电池工作的高压力时，绝缘框本身与膜电极材料属性的不同易导致绝缘框的变形及移位，进而影响电池性能。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

根据本发明实施例的燃料电池分隔件，包括：阳极板，所述阳极板包括阳极反应区和环绕所述阳极反应区的阳极边缘区；阴极板，所述阴极板包括阴极反应区和环绕所述阴极反应区的阴极边缘区，所述阳极反应区的第一侧面和所述阴极反应区的第一侧面用于连接燃料电池电堆的膜电极组件；换热件，所述换热件夹设在所述阳极反应区的第二侧面与所述阴极反应区的第二侧面之间且与所述阳极反应区的第二侧面及所述阴极反应区的第二侧面贴合；栅板，所述栅板夹设在所述阳极边缘区的第二侧面与所述阴极边缘区的第二侧面之间，且所述栅板与所述阳极边缘区及所述阴极边缘区均连接，所述栅板环绕所述换热件。

根据本发明实施例的燃料电池分隔件，通过在阴极板和阳极板之间设置换热件和栅板，可以有效地提升燃料电池分隔件的散热性能，有助于提升燃料电池的冷启动性能和冷却效果，使燃料电池的工作状态更稳定。