[实用新型]燃料电池

说明书

本申请提供一种燃料电池。该燃料电池包括叠置的膜电极(1)和双极板(2)，膜电极(1)和双极板(2)之间在外边缘位置处设置有密封垫(3)，密封垫(3)在膜电极(1)和双极板(2)之间形成周向密封，双极板(2)包括伸出密封垫(3)外侧的伸出边缘(5)，伸出边缘(5)上固定连接有绝缘框(4)。根据本申请的燃料电池，能够有效增强电堆的抗形变能力，降低电堆的错位可能性，提高燃料电池的结构稳定性。

技术领域

本申请涉及电池技术领域，具体涉及一种燃料电池。

背景技术

燃料电池电堆是将燃料通过电化学反应直接生成电能的装置，是由一片一片燃料电池单电池堆叠而成。燃料电池的单电池主要由双极板、膜电极以及密封件等核心部件组装而成。双极板一面是阳极氢气流道，一面是阴极空气流道。密封垫处在双极板与膜电极之间，将各流场区域进行密封。

密封垫一般是使用硅胶材料，根据密封区的设计预制而成。燃料电池组装时，通过压机压紧燃料电池两端的端板，受到两端的压力，双极板、膜电极、密封垫都产生相应的变形。密封垫压缩后的厚度应该是双极板朝向膜电极一侧的流道厚度与膜电极朝向双极板一侧的厚度之和。密封垫压缩后，与两侧的双极板紧紧贴合，形成密封区。

当前技术存在两个问题，第一个是双极板的边缘直接暴露于外侧，存在短路的风险；第二个是装堆时由于结构的弹性，导致整体结构不稳定，容易在组装端板的压力垂直方向错位。

不论是什么材质的双极板，其必然存在的特性是良好的导电率。质子膜交换燃料电池单电池的开路电压为1V左右，工作时额定电压约为0.5～0.7V。直接暴露在外，短路时可能会导致燃料电池电路过载烧毁。一般的解决方案是在外侧再加上外壳，外壳与电堆接触部分必须是不导电的绝缘层。这样外加的外壳一般会比较笨重，采用机加工、压铸或者钣金的方式实现，成本较高。

电堆组装的结构稳定性对于产品来说非常重要。密封垫、膜电极、双极板在压力作用下都存在弹性形变，整个电堆可以认为是一个弹簧，如果组装或使用过程中受力不平衡，内部的弹力会倾向于破坏整个电堆的平衡。由于金属双极板相对于石墨双极板更薄，相对而言密封垫的厚度占比更大，金属板更容易变形，所以出现错位的可能性更高。

实用新型内容

因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种燃料电池，能够有效增强电堆的抗形变能力，降低电堆的错位可能性，提高燃料电池的结构稳定性。

为了解决上述问题，本申请提供一种燃料电池，包括叠置的膜电极和双极板，膜电极和双极板之间在外边缘位置处设置有密封垫，密封垫在膜电极和双极板之间形成周向密封，双极板包括伸出密封垫外侧的伸出边缘，伸出边缘上固定连接有绝缘框。

优选地，绝缘框沿双极板的周向延伸，密封垫位于绝缘框的内周侧。

优选地，绝缘框的内周壁与密封垫的外周壁接触。

优选地，绝缘框与双极板之间成型为一体。

优选地，绝缘框与双极板之间注塑成型为一体或者模压成型为一体。

优选地，双极板与绝缘框相配合的伸出边缘设置有凹槽、凸起和/或通孔。

优选地，绝缘框的刚度大于密封垫的刚度。

优选地，绝缘框的厚度等于压缩后的单电池厚度。

优选地，绝缘框为多个，多个绝缘框叠置，相邻的绝缘框之间紧密贴合在一起。