[发明专利]一种氢燃料单电池及模组结构

说明书

本发明公开了一种氢燃料单电池及模组结构，所述氢燃料单电池包含：第一极板；第二极板，其与第一极板相对设置；设置在第一极板与第二极板之间的膜‑电极‑扩散层‑框架组件，其包含质子交换膜、第一电极、第二电极、第一气体扩散层、第二气体扩散层、框架；其中，所述第一电极粘接于质子交换膜的上表面，所述第一气体扩散层粘接于第一电极的上表面，所述第二电极粘接于质子交换膜的下表面，所述第二气体扩散层粘接于第二电极的下表面，第一电极的长度小于第二电极的长度；框架用于密封粘接第一极板、第二极板、质子交换膜，所述框架的一端与所述的第一电极的端部抵接。利用氢燃料单电池进行堆叠装配可形成模组结构，大大提高密封性和装配效率。

技术领域

本发明属于氢燃料电池技术领域，具体涉及一种氢燃料单电池及模组结构。

背景技术

氢燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的能量转换装置，一般单个氢燃料电池的工作电压在0.6-1.0V之间，所以通常将若干个氢燃料单电池串联堆叠形成氢燃料电池电堆，以保证氢燃料电池电堆工作的输出功率；氢燃料电池电堆堆叠时可以是极板与膜电极交替堆叠，也可以将极板与膜电极组合成氢燃料单电池或模组，然后再将单电池或模组进行堆叠形成燃料电池电堆。

但是目前的氢燃料电池存在以下缺陷：(1)氢燃料电池大都采用阳极板与阴极板激光焊接的组合方式形成双极板，双极板与膜电极依次间隔堆叠压装，并通过阳极板与阴极板上的密封圈实现反应气体的密封，依靠激光焊接的方式实现冷却剂的密封，这种密封方式可靠性差、装配中间过程繁琐且装配效率低；(2)气体扩散层边缘大都压接在质子交换膜上方易导致气体扩散层边缘碳纤维毛刺损伤质子交换膜，进而造成燃料电池内氢气与氧气互漏；(3)阳极电极与阴极电极大都采用面积等大设计，未能考虑阳极电极因“欠气”或“水淹”导致缺质子，进而造成阳极催化剂碳载体腐蚀；(4)为保证膜电极组件的密封，其封装结构中树脂框架大都不止单层，未能结合极板进行共同密封及一体化，进而导致树脂框架材料浪费。

因此，亟需一种密封性强、密封成本低、装配效率高的氢燃料电池。

发明内容

本发明的目的是克服现有氢燃料电池密封性差、密封成本高、装配效率低的缺陷。

为了达到上述目的，本发明提供了一种氢燃料单电池，包含：第一极板；第二极板，其与所述第一极板相对设置；设置在所述第一极板与第二极板之间的膜-电极-扩散层-框架组件，其包含质子交换膜、第一电极、第二电极、第一气体扩散层、第二气体扩散层、框架；其中，所述第一电极粘接于所述质子交换膜的上表面，所述第一气体扩散层粘接于所述第一电极的上表面，所述第二电极粘接于所述质子交换膜的下表面，所述第二气体扩散层粘接于所述第二电极的下表面，所述第一电极的长度小于第二电极的长度；所述框架用于密封粘接所述第一极板、第二极板，所述框架的一端与所述的第一电极的端部抵接。

较佳地，所述框架的上表面包含第一粘合面和第三粘合面，所述框架的下表面包含第二粘合面、第四粘合面、第五粘合面；所述框架的上表面通过第一粘合面与所述第一极板的下表面相粘接，所述框架的上表面通过第三粘合面与所述第一气体扩散层的第一凸出部的下表面相粘接，所述框架的下表面通过第二粘合面与所述第二极板的上表面相粘接，所述框架的下表面通过第四粘合面与所述第二气体扩散层的第二凸出部的上表面相粘接，所述框架的下表面通过第五粘合面与所述质子交换膜的上表面相粘接。

较佳地，所述第一极板的凹陷部与所述第一气体扩散层的上表面相抵触，形成一第一气体流动区和一非第一气体流动区，所述非第一气体流动区用于容纳所述第一气体扩散层的第一凸出部并对其进行限位。

较佳地，所述第二极板的凸出部与所述第二气体扩散层的下表面相抵触，形成一第二气体流动区和一非第二气体流动区，所述非第二气体流动区用于对所述第二气体扩散层进行限位。

较佳地，所述第一极板、第二极板、框架的相围外侧填充有第一密封填料，用于对所述膜-电极-扩散层-框架组件进行限位密封。