单电池、燃料电池堆及车辆的制作方法

本技术涉及燃料电池堆，具体涉及一种单电池、燃料电池堆及车辆。

背景技术：

1、燃料电池是一个将化学能转化为电能的电化学能量转换装置，同时伴随着副产物水的产生与热量的释放。质子交换膜燃料电池具有能量转换效率高、清洁无污染、噪音低等优点。质子交换膜燃料电池由催化层、气体扩散层、质子交换膜、阴极板、阳极板等核心部件组成。只要燃料与氧化剂持续供应，电能就可以在燃料电池中不断产生。气体扩散层、催化层和质子交换膜组成膜电极组件。质子交换膜作用是传导质子(h+)、阻止电子传递和阻隔阴阳极反应；两侧的催化层是氢气和氧气进行电化学反应的场所；气体扩散层的作用是支撑催化层、稳定电极结构、提供气体扩散通道和改善水管理；极板的作用主要是支撑膜电极、收集并传输电流和热量、输送反应物气体、散热和排水。

2、将阴极板、膜电极、阳极板组装成单电池后，其内部会形成不同的通道以供气体和水流通，因此，保证膜电极与阴极板和阳极板之间的需要有密封结构，用以防止单电池各个腔体中的氢气、氧气及冷却剂相互内漏或者泄露到电池外部环境。目前采用最多的是密封圈密封，但燃料电池在实际长时间运行过程中，密封圈容易老化失效导致单电池性能下降。

3、如专利文献cn112701315a公开的非焊接式金属板单电池的密封结构及密封方法，包括：沿着同一方向依次堆叠形成单电池框架结构的阳极板、膜电极和阴极板，单电池框架结构上开设有多个注胶孔，通过注胶孔注入密封胶形成密封结构，通过密封结构将单电池框架结构密封连接形成一体化注胶密封燃料电池单电池结构。该方案用注胶替代焊接，提高了生产效率。但该方案存在密封不可靠的问题，从而影响单电池的密封。

4、因此，有必要开发一种单电池、燃料电池堆及车辆。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种单电池、燃料电池堆及车辆，能增强单电池的密封性。

2、本实用新型所述的一种单电池，包括阳极板、膜电极和阴极板，所述阳极板、膜电极和阴极板依次叠设在一起并通过胶粘接密封；所述阳极板包括阳极流道，与阳极流道相连通的氢气进口和氢气出口，以及冷却液进口和冷却液出口；所述阴极板包括阴极流道，与阴极流道相连通的空气进口和空气出口，以及冷却液进口和冷却液出口；

3、所述阳极板的四周边缘以及其上的冷却液进口的四周边缘、冷却液出口的四周边缘均设有朝远离膜电极方向凸起的密封槽；

4、所述阴极板的四周边缘以及其上的冷却液进口的四周边缘、冷却液出口的四周边缘均设有朝远离膜电极方向凸起的密封槽；

5、所述密封槽上开设有若干注胶孔，所述密封槽内通过注胶形成密封圈；

6、所述密封槽包括槽底面和位于槽底面两侧的侧面，所述侧面与槽底面之间的夹角为120°～160°，通过设计具有倾斜角的密封槽，能够提高单电池的密封性和刚度。

7、可选地，所述阳极板的边缘间隔设有多个翻边，阳极板上的翻边会加大阳极板和膜电极的接触面积，从而提高了阳极板的刚度；所述阴极板的边缘间隔设有多个翻边，阴极板上的翻边会加大阴极板和膜电极的接触面积，从而提高了阴极板的刚度。

8、可选地，所述密封槽内等间距设有若干个限位槽；使膜电极受力均匀，进一步防止极板形变或偏移。

9、可选地，所述阳极板或阴极板的密封槽上开设有若干注胶孔，所述膜电极在与注胶孔相对应位置处设有过孔，通过注胶孔注入胶后，胶从一极板的密封槽经过膜电极后流入另一极板的密封槽内；能够确保阳极板、膜电极和阴极板之间的连接和密封的可靠性。

10、可选地，所述阳极板上在位于密封槽的两侧均设有锁模边；所述阴极板上在位于密封槽的两侧均设有锁模边；锁模边是为了单电池在注胶过程中注胶模具锁定阴、阳极板与膜电极边框，使胶进入密封槽中，防止溢胶以及胶渗入非密封区。

11、可选地，所述阳极板上设有第一定位孔和第二定位孔；

12、所述阴极板上在与阳极板上的第一定位孔相对应位置处设有第一定位孔；

13、所述阴极板上在与阳极板上的第二定位孔相对应位置处设有第二定位孔。在单电池装配成电堆过程中提供定位作用，提高极板装配时的定位精度。

14、所述第一定位孔为圆形定位孔，所述第二定位孔为条形定位孔，所述阳极板上的圆形定位孔和条形定位孔位于阳极板的对角线上。圆形定位孔的设计是为了在单电池装配成电堆过程中提供定位作用，提高极板装配时的定位精度，提高电堆装配效率；条形定位孔的设计是为了避免单电池在注胶过程中温度变化引起的极板膨胀。

15、可选地，所述注胶孔等间距位于密封槽上，能够确保胶均匀注入到密封槽内。

16、本实用新型所述的一种燃料电池堆，采用如本实用新型所述的单电池。

17、本实用新型所述的一种车辆，采用如本实用新型所述的燃料电池堆。

18、本实用新型的有益效果：

19、（1）本实用新型中的密封槽的两侧具有倾斜角，该倾斜角的设置能够增加极板（包括阴极板和阳极板）与胶的接触面积，从而提高了单电池的密封性和刚度。

20、（2）本实用新型通过在阳极板的边缘间隔设有多个翻边，通过翻边来加大阳极板和膜电极的接触面积，从而提高了阳极板的刚度。

21、（3）本实用新型通过在阴极板的边缘间隔设有多个翻边，通过翻边来加大阴极板和膜电极的接触面积，从而提高了阴极板的刚度。

22、（4）本实用新型在极板上位于密封槽的两侧均设置锁模边，锁模边的设置是为了单电池在注胶过程中注胶模具锁定阴极板、阳极板与膜电极的边框，使胶进入密封槽中，能够有效防止溢胶以及胶渗入非密封区。

23、（5）本实用新型在极板上设置定位孔，在单电池装配成电堆过程中，通过定位孔来提供定位作用，从而提高极板装配时的定位精度。

技术特征：

1.一种单电池，包括阳极板（3）、膜电极（2）和阴极板（1），所述阳极板（3）、膜电极（2）和阴极板（1）依次叠设在一起并通过胶粘接密封；所述阳极板（3）包括阳极流道（6），与阳极流道（6）相连通的氢气进口（8）和氢气出口（15），以及冷却液进口（16）和冷却液出口（9）；所述阴极板（1）包括阴极流道（17），与阴极流道（17）相连通的空气进口（13）和空气出口（18），以及冷却液进口（16）和冷却液出口（9）；其特征在于：

2.根据权利要求1所述的单电池，其特征在于：所述阳极板（3）的边缘间隔设有多个翻边（20）；所述阴极板（1）的边缘间隔设有多个翻边（20）。

3.根据权利要求1所述的单电池，其特征在于：所述密封槽（5）内等间距设有若干个限位槽（14）。

4.根据权利要求1所述的单电池，其特征在于：所述阳极板（3）或阴极板（1）的密封槽（5）上开设有若干注胶孔（19），所述膜电极（2）在与注胶孔（19）相对应位置处设有过孔，所述密封槽（5）内通过注胶形成密封圈。

5.根据权利要求1所述的单电池，其特征在于：所述阳极板（3）上在位于密封槽（5）的两侧均设有锁模边（12）；

6.根据权利要求1所述的单电池，其特征在于：所述阳极板（3）上设有第一定位孔和第二定位孔；

7.根据权利要求6所述的单电池，其特征在于：所述第一定位孔为圆形定位孔（4），所述第二定位孔为条形定位孔（10），所述阳极板（3）上的圆形定位孔（4）和条形定位孔（10）位于阳极板（3）的对角线上。

8.根据权利要求1所述的单电池，其特征在于：所述注胶孔（19）等间距位于密封槽（5）上。

9.一种燃料电池堆，其特征在于：采用如权利要求1至8任一所述的单电池。

10.一种车辆，其特征在于：采用如权利要求9所述的燃料电池堆。

技术总结
本技术涉及一种单电池、燃料电池堆及车辆，包括阳极板、膜电极和阴极板；阳极板包括阳极流道，与阳极流道相连通的氢气进口和氢气出口，以及冷却液进口和冷却液出口；阴极板包括阴极流道，与阴极流道相连通的空气进口和空气出口，以及冷却液进口和冷却液出口；阳极板的四周边缘以及其上的冷却液进口的四周边缘、冷却液出口的四周边缘均设有密封槽；阴极板的四周边缘以及其上的冷却液进口的四周边缘、冷却液出口的四周边缘均设有密封槽；密封槽上开设有若干注胶孔，密封槽内通过注胶形成密封圈；密封槽包括槽底面和位于槽底面两侧的侧面，侧面与槽底面之间的夹角为120°～160°。本技术能够提高单电池的密封性和刚度。

技术研发人员：纪小龙,王颖,张建权,杨磊,樊敏
受保护的技术使用者：深蓝汽车科技有限公司
技术研发日：20230727
技术公布日：2024/1/22