一种电堆及燃料电池的制作方法

本申请涉及电池设备领域，特别涉及电堆及燃料电池。

背景技术：

1、氢燃料电池是一种清洁燃料电池。氢燃料电池在工作时，氢气在阳极催化剂的作用下，生成氢离子并释放出电子；氢离子穿过质子交换膜到达阴极，电子则经过电流收集板收集，由外电路流向阴极；氧化气体(空气或者氧气)在阴极催化剂的作用下被还原并与氢离子、外电路电子结合生成水。在电化学反应过程中，氢燃料电池发热，热量的产生对电池的发电效率产生不利影响，因而对燃料电池进行散热是十分有必要的。

2、现有技术中，通过相邻的两个单体电池之间的阴极板和阳极板限定出冷却液流道。冷却液在冷却液流道中进行流动，吸收燃料电池产生的热量以达到冷却电池的目的。然而，冷却液在冷却液流道中流动不均，导致散热不均进而导致电堆的温度不均匀。

技术实现思路

1、本申请的主要目的是提供一种电堆及燃料电池，旨在解决现有技术中因冷却液流动不均导致的电堆散热不均的技术问题。

2、本申请提出一种电堆，包括多个电池单体；

3、所述电池单体具有长度方向、宽度方向和厚度方向；多个所述电池单体在所述厚度方向上依次堆叠；所述电池单体包括第一极板、膜电极和第二极板，所述膜电极设置于所述第一极板和所述第二极板之间；所述第一极板背离其所在的电池单体中的所述膜电极的一侧具有沿所述长度方向延伸的第一流道区，所述第二极板背离其所在的电池单体中的所述膜电极的一侧具有沿所述长度方向延伸的第二流道区；在相邻的两个电池单体中，其中一个的第一极板的第一流道区与另一个的第二极板的第二流道区限定出冷却液流道；

4、在任意两个相邻的两个电池单体中，其中一个的第一极板和另一个的第二极板之间限定出一沿所述长度方向延伸的密封空间，所述密封空间内设置有相变材料；在垂直于所述厚度方向上的投影平面内，所述相变材料位于所述冷却液流道内。

5、可选地，所述第一极板具有位于所述第一流道区内的嵌设槽，所述嵌设槽沿着所述长度方向延伸；所述相变材料设置于所述嵌设槽内；所述第二极板具有位于所述第二流道区内的密封凸起，所述密封凸起沿着所述长度方向延伸；所述密封凸起与所述嵌设槽对应设置，所述嵌设槽内填充有所述相变材料；所述密封凸起嵌入所述嵌设槽内，并与所述嵌设槽的槽壁贴合以限定出所述密封空间。

6、可选地，每一所述第一极板上，所述嵌设槽具有至少两个，所述至少两个嵌设槽沿所述宽度方向间隔布置；每一所述第二极板上，所述密封凸起的个数与该第二极板构建出冷却液流道的第一极板上的所述嵌设槽的个数一致，且所述多个所述密封凸起分别嵌入对应的所述嵌设槽内。

7、可选地，所述第一极板背离其所在的电池单体中的所述膜电极的一侧具有沿所述长度方向延伸的多个第一沟槽和多个第一脊部；所述多个第一沟槽沿所述宽度方向间隔设置，相邻的两个第一沟槽之间由所述第一脊部隔开；其中，所述嵌设槽设置于所述第一脊部中的至少一个上；所述第二极板背离其所在的电池单体中的所述膜电极的一侧具有沿所述长度方向延伸的多个第二沟槽和多个第二脊部；所述多个第二沟槽沿所述宽度方向间隔设置，相邻的两个第二沟槽之间由所述第二脊部隔开；其中，所述密封凸起设置于所述第二脊部中的至少一个上。

8、可选地，在相邻的两个电池单体中，其中一个的第一极板与另一个的第二极板还限定出分液通道和排液通道，所述冷却液通道在长度方向上相对的两端分别与所述分液通道和所述排液通道连通；其中，在垂直于所述厚度方向上的投影平面内，所述嵌设槽具有靠近所述分液通道的一端和/或具有靠近所述排液通道的一端。

9、可选地，每一所述第一极板上，所述嵌设槽具有至少两个，所述至少两个嵌设槽沿所述长度方向依次间隔设置；每一所述第二极板上，所述密封凸起的个数与该第二极板所构建出冷却液流道第一极板上的所述嵌设槽的个数一致，且所述多个所述密封凸起分别嵌入对应的所述嵌设槽内。

10、可选地，所述密封凸起的外侧套设有密封条，所述密封条在所述密封凸起嵌入至对应的嵌设槽后抵接于所述第一极板上。

11、可选地，在所述电堆内部的第一极板上嵌设槽的个数比在所述电堆外部的第一极板上的嵌设槽的个数少；和/或在所述电堆内部的第一极板上嵌设槽的长度比在所述电堆外部的第一极板上的嵌设槽的长度小。

12、可选地，在垂直于所述厚度方向上的投影平面内，在所述冷却液流道的宽度方向上的两侧还布置有用于存储相变材料的存储空间。

13、本申请提出一种燃料电池，包括如前所述的电堆。

14、本申请的技术方案中，通过相变材料来弥补冷却液散热不均匀的缺点。相变材料在长度方向上布置，且其投影位于冷却液流道内；由于电堆内部的温度主要在冷却液的流动方向上存在温度差；当电堆内部存在局部高温时，相变材料开始融化吸热，以吸收多余的热量降低温度；在其融化为液态后具有微流动，能够沿着长度方向流动，以在电堆内部的低温处重新凝结，以使得电堆内部的温度均匀。

技术特征：

1.一种电堆，其特征在于，包括多个电池单体；

2.如权利要求1所述的电堆，其特征在于，所述第一极板具有位于所述第一流道区内的嵌设槽，所述嵌设槽沿着所述长度方向延伸；所述相变材料设置于所述嵌设槽内；

3.如权利要求2所述的电堆，其特征在于，每一所述第一极板上，所述嵌设槽具有至少两个，所述至少两个嵌设槽沿所述宽度方向间隔布置；每一所述第二极板上，所述密封凸起的个数与该第二极板构建出冷却液流道的第一极板上的所述嵌设槽的个数一致，且所述多个所述密封凸起分别嵌入对应的所述嵌设槽内。

4.如权利要求2所述的电堆，其特征在于，所述第一极板背离其所在的电池单体中的所述膜电极的一侧具有沿所述长度方向延伸的多个第一沟槽和多个第一脊部；所述多个第一沟槽沿所述宽度方向间隔设置，相邻的两个第一沟槽之间由所述第一脊部隔开；其中，所述嵌设槽设置于所述第一脊部中的至少一个上；

5.如权利要求2所述的电堆，其特征在于，在相邻的两个电池单体中，其中一个的第一极板与另一个的第二极板还限定出分液通道和排液通道，所述冷却液通道在长度方向上相对的两端分别与所述分液通道和所述排液通道连通；其中，在垂直于所述厚度方向上的投影平面内，所述嵌设槽具有靠近所述分液通道的一端和/或具有靠近所述排液通道的一端。

6.如权利要求2所述的电堆，其特征在于，每一所述第一极板上，所述嵌设槽具有至少两个，所述至少两个嵌设槽沿所述长度方向依次间隔设置；每一所述第二极板上，所述密封凸起的个数与该第二极板所构建出冷却液流道第一极板上的所述嵌设槽的个数一致，且所述多个所述密封凸起分别嵌入对应的所述嵌设槽内。

7.如权利要求2所述的电堆，其特征在于，所述密封凸起的外侧套设有密封条，所述密封条在所述密封凸起嵌入至对应的嵌设槽后抵接于所述第一极板上。

8.如权利要求2所述的电堆，其特征在于，在所述电堆内部的第一极板上嵌设槽的个数比在所述电堆外部的第一极板上的嵌设槽的个数少；和/或

9.如权利要求1至8中任一项所述的电堆，其特征在于，在垂直于所述厚度方向上的投影平面内，在所述冷却液流道的宽度方向上的两侧还布置有用于存储相变材料的存储空间。

10.一种燃料电池，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的电堆。

技术总结
本申请提供一种电堆及燃料电池，其中，电堆包括多个电池单体和相变材料；电池单体具有长度方向、宽度方向和厚度方向；电池单体包括第一极板、膜电极和第二极板；在相邻的两个电池单体中，其中一个的第一极板的第一流道区与另一个的第二极板的第二流道区限定出冷却液流道；在任意两个相邻的两个电池单体中，其中一个的第一极板和另一个的第二极板之间密封设置有相变材料，相变材料在长度方向上布置；在垂直于厚度方向上的投影平面内，相变材料位于冷却液流道内。本申请旨在解决现有技术中因冷却液流动不均导致电堆散热不均的技术问题。

技术研发人员：徐一凡,唐厚闻,梁鹏,王淼,李冬冬
受保护的技术使用者：上海氢晨新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13