[实用新型]一种一体化燃料电池单电池及燃料电池电池堆

说明书

本实用新型涉及一种一体化燃料电池单电池及燃料电池电池堆，电池堆由多个单电池堆叠装配而成，单电池包括依次堆叠的阴极板、质子交换膜、阳极板和水板，质子交换膜正反两面位于阴极板和阳极板的流场位置处叠层设有催化层和气体扩散层，单电池还包括膜电极支撑体，质子交换膜周侧固定在所述的膜电极支撑体内并与膜电极支撑体形成一个完整平面，膜电极支撑体与质子交换膜、催化层和气体扩散层作为一个整体夹设在阴极板和阳极板之间，阴极板和阳极板之间通过注入的密封胶密封连接。与现有技术相比，本实用新型具有结构稳定、密封性能优异、耐久性好、发电性能高等优点。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种一体化燃料电池单电池及燃料电池电池堆。

背景技术

传统质子交换膜燃料电池通过在两个双极板与一张膜电极(MEA)堆叠，并在双极板与MEA之间嵌入密封圈的方式组成一个电池单元(single cell)。具体地，如图1、图2所示，燃料电池单电池包括依次堆叠的阴极板1、质子交换膜2、阳极板4和水板6，质子交换膜2正反两面位于双极板上的流道位置处设有催化层7 和气体扩散层8，阴极板1和阳极板4与质子交换膜2接触面之间嵌入极板密封圈 3，阳极板4和水板6之间嵌入水板密封圈5，由此实现电池单元的密封组装。传统电池单元采用密封件(密封圈)进行阴阳极板密封的方式存在如下问题：由于单片密封件制造的误差，容易造成各电池单元厚度上的尺寸差异，并引起面间受力不均，进而导致不同电池单元之间接触电阻的差异，在电堆发电时节间的性能一致性难以保证，电堆性能达不到设计要求。同时，密封件与膜电极组件边围的接触面积小，必然会有应力集中，可能会损伤膜电极或双极板等组件。

因此，需要一种稳定的质子交换膜燃料电池密封结构，使极板受力均匀，减少各电池单元厚度上的尺寸差异，消除片与片之间接触电阻差异，以保证单体电池的性能一致性。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种一体化燃料电池单电池及燃料电池电池堆。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种一体化燃料电池单电池，包括依次堆叠的阴极板、质子交换膜、阳极板和水板，所述的质子交换膜正反两面位于阴极板和阳极板的流场位置处叠层设有催化层和气体扩散层，所述的单电池还包括膜电极支撑体，所述的质子交换膜周侧固定在所述的膜电极支撑体内并与膜电极支撑体形成一个完整平面，所述的膜电极支撑体与质子交换膜、催化层和气体扩散层作为一个整体夹设在阴极板和阳极板之间，所述的阴极板和阳极板之间通过注入的密封胶密封连接。

所述的阴极板和阳极板相互扣合的一面位于流场周侧设有一圈用于填充密封胶的极板凹槽。

所述的阴极板和阳极板相互扣合的一面位于流场周侧还对称且均匀分布多个用于定位的极板凸台，所述的膜电极支撑体上对应设有与所述的极板凸台匹配的安装槽，装配时，所述的阴极板和阳极板上的极板凸台一一对应接触，所述的膜电极支撑体安装在所述的极板凸台上。

膜电极支撑体包括两个设有方孔的支撑框体，两个支撑框体叠层设置，所述的质子交换膜周侧夹设在上下两层支撑框体之间，且与两个支撑框体的边框粘合为一体。

所述的质子交换膜上的气体扩散层外表面外凸于所述的膜电极支撑体并分别与所述的阴极板和阳极板上的流场抵触，所述的气体扩散层侧缘与膜电极支撑体、阴极板和阳极板之间形成填充间隙，向所述的阴极板和阳极板之间注入密封胶后，所述的密封胶渗入所述的填充间隙中。

膜电极支撑体为聚合物薄膜制成的设有方孔的支撑框体。

所述的阴极板和阳极板上的流场的进排气口设置在其中几个极板凸台上，向所述的阴极板和阳极板之间注入密封胶时，通过所述的进排气口对流场中流道抽真空。

所述的密封胶为流质密封胶，所述的密封胶从阴极板和阳极板侧面间隙中注入并在阴极板和阳极板中凝固成型。