[发明专利]一种燃料电池单元模块和燃料电池

说明书

本发明涉及一种燃料电池单元模块和燃料电池，燃料电池单元模块包括依次层叠设置的阴极板、阴极注塑密封件、膜电极、阳极注塑密封件和阳极板；阴极板和膜电极之间具有阴极气体流道，所述阳极板和膜电极之间具有阳极气体流道，多个单元模块层叠设置，相邻两个单元模块的阴极板和阳极板之间形成冷却剂流道；冷却剂流道和阳极气体流道的布局相同，其中冷却剂和阳极气体的流向相同；所述阴极气体流道和阳极气体流道的布局相同或局部相同，其中阴极气体和阳极气体的流向相反或局部相反。与现有技术相比，本发明具有使内部气体反应高效，整体电池性能提高等优点。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种燃料电池单元模块和燃料电池。

背景技术

燃料电池是一种兼具环境友好、工作高效、使用寿命长等特点的发电装置。以氢燃料电池(质子交换膜燃料电池)为例，氢气从电池的阳极侧进入电池内部，氢原子在阳极失去电子后变成质子，质子穿过电池内部的质子交换膜到达电池阴极，同时电子经由外部回路也到达电池的阴极。在电池的阴极侧，质子、电子与氧气结合生成水，由此产生电流。传统的燃料电池堆芯结构为简单交错层叠安装的膜电极和双极板，在双极板的顶面和底面分别设有阴极气体流道和阳极气体流道，在双极板的中间设有冷却剂流道。这种传统的结构目前具有以下问题：阴极气体流道、阳极气体流道和冷却剂流道没有统一、合理的规划和布局，导致反应气体的温度、湿度、浓度在不同区域差异较大，导致局部气体反应效率低，整体电池性能下降。

发明内容

本发明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燃料电池单元模块和燃料电池。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种燃料电池单元模块，包括依次层叠设置的阴极板、阴极注塑密封件、膜电极、阳极注塑密封件和阳极板；

所述阴极板和膜电极之间具有阴极气体流道，所述阳极板和膜电极之间具有阳极气体流道，多个单元模块层叠设置，相邻两个单元模块的阴极板和阳极板之间形成冷却剂流道；

所述单元模块上设有阴极气体入口、阴极气体出口、阳极气体入口、阳极气体出口、冷却剂入口和冷却剂出口，所述阴极气体入口和阴极气体出口连接阴极气体流道，所述阳极气体入口和阳极气体出口连通阳极气体流道，所述冷却剂入口和冷却剂出口连接冷却剂流道；

所述冷却剂流道和阳极气体流道的布局相同，其中冷却剂和阳极气体的流向相同；所述阴极气体流道和阳极气体流道的布局相同或局部相同，其中阴极气体和阳极气体的流向相反或局部相反。

进一步地，包括两个阳极气体入口和两个阳极气体出口，两个阳极气体入口分布在单元模块的一侧两角，两个阳极气体出口分布在单元模块的另一侧两角，所述阳极气体流道包括两个对称设置的多排“U”型阳极子流道，“U”型的两个端点分别连接一个阳极气体入口和一个阳极气体出口。

进一步地，所述阴极气体流道为多排直线子流道，每条直线子流道的两端分别连接阴极气体入口和阴极气体出口，所述阴极气体入口位于设有两个阳极气体出口的单元模块侧边上，所述阴极气体出口位于设有两个阳极气体入口的单元模块侧边上。

进一步地，包括数量相同的多个阴极气体入口和多个阴极气体出口，对称分布在单元模块的两侧。

进一步地，所述阴极注塑密封件和阳极注塑密封件为一体注塑成型的结构。

进一步地，包括两个冷却剂入口和两个冷却剂出口，一个冷却剂入口和一个冷却剂出口设置在具有阳极气体入口和阳极气体出口的单元模块侧边上，另一个冷却剂入口和一个冷却剂出口设置在另一个具有阳极气体入口和阳极气体出口的单元模块侧边上，所述冷却剂入口靠近阳极气体入口，所述冷却剂出口靠近阳极气体出口；所述冷却剂流道包括两个对称设置的多排“U”型冷却剂子流道，“U”型的两个端点分别连接一个冷却剂入口和一个冷却剂出口。