一种电解小室、燃料电池和电解水制氢装置的制作方法

本发明涉及新能源，具体涉及一种电解小室、燃料电池和电解水制氢装置。

背景技术：

1、电解小室是燃料电池和电解水制氢装置内重要的基础单元，以电解水制氢装置中为例，电解小室一般包括第一双极板、阳极扩散层、膜电极、阴极扩散层和第二双极板。

2、为了保证电解小室的密封性，现有技术中一般在第一双极板与膜电极之间，以及膜电极与第二双极板之间增设密封垫，并通过密封垫来阻止流体泄露。这就需要在安装电解小室时需要增加在第一双极板与膜电极之间夹设密封垫的步骤，以及在膜电极与第二双极板之间增设密封垫的步骤，导致了制造电解小室的步骤较为复杂，并对电极小室的安装精度提出了较高的要求，一旦在安装过程中存在瑕疵就有可能造成流体泄露。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的电解小室的制造步骤较为复杂，对安装精度的要求较高的缺陷，从而提供一种制造更为简单，对安装精度的要求较低的电解小室、燃料电池和电解水制氢装置，且有助于提升电解小室的密封性，不易导致流体泄露。

2、为了解决上述问题，本发明第一方面提供了一种电解小室，包括依次层叠设置的第一双极板、阳极扩散层、膜电极、阴极扩散层和第二双极板，膜电极上形成有位于第一双极板与膜电极之间的第一密封结构和位于第二双极板与膜电极之间的第二密封结构，第一密封结构与第二密封结构沿膜电极的边缘处设置。

3、进一步地，第一密封结构和第二密封结构形成在膜电极的端部；或，

4、第一密封结构和第二密封结构形成在接近膜电极的边缘处。

5、进一步地，第一密封结构和/或第二密封结构的数量为多个。

6、进一步地，第一密封结构和第二密封结构一体式设置。

7、进一步地，第一密封结构和第二密封结构通过注塑工艺形成在膜电极上；或，

8、或第一密封结构和第二密封结构通过点胶工艺与膜电极固定连接。

9、进一步地，第一双极板上形成有适于匹配式容纳第一密封结构的第一密封凹槽；和/或，

10、第二双极板上形成有适于匹配式容纳第二密封结构的第二密封凹槽。

11、进一步地，第一双极板包括基板、阳极侧流道和阴极侧流道，阳极侧流道包括贯穿基板的阳极主流道和形成在基板的第一侧并与阳极主流道相连的阳极反应区流道，阴极侧流道包括贯穿基板的阴极主流道和形成在基板的第二侧并与阴极主流道相连的阴极反应区流道，膜电极朝向第一双极板的一侧形成有适于分隔阳极主流道和阴极主流道的第三密封结构；和/或，

12、第二双极板包括基板、阳极侧流道和阴极侧流道，阳极侧流道包括贯穿基板的阳极主流道和形成在基板的第一侧并与阳极主流道相连的阳极反应区流道，阴极侧流道包括贯穿基板的阴极主流道和形成在基板的第二侧并与阴极主流道相连的阴极反应区流道，膜电极朝向第二双极板的一侧形成有适于分隔阳极主流道和阴极主流道的第四密封结构。

13、进一步地，第三密封结构包括多个密封框，每个密封框环绕在一个阳极主流道或阴极主流道的周侧；和/或，

14、第四密封结构包括多个密封框，每个密封框环绕在一个阳极主流道或阴极主流道的周侧。

15、本发明第二方面涉及了一种燃料电池，包括本发明第一方面所涉及的电解小室。

16、本发明第三方面涉及了一种电解水制氢装置，包括本发明第一方面所涉及的电解小室。

17、本发明具有以下优点：

18、本发明实施例的电解小室主要包括第一双极板、阳极扩散层、膜电极、阴极扩散层和第二双极板，并在膜电极上一体式地形成了第一密封结构和第二密封结构，这使得在对电解小室进行安装时无需再进行在第一双极板上设置密封垫以及在膜电极上设置密封垫的步骤，简化了电解小室的安装过程，同时避免了因密封结构窜位或尺寸误差而导致破坏电解小室的密封性，因此，本发明实施例的电解小室制造更为简单，对安装精度的要求较低，且有密封性较好，不易导致流体泄露。

19、本发明实施例的燃料电池包括或使用了本发明实施例的电解小室，因此具有了其有益效果，即制造更为简单，对安装精度的要求较低，且有密封性较好，不易导致流体泄露。

20、本发明实施例的电解水制氢装置包括或使用了本发明实施例的电解小室，因此具有了其有益效果，即制造更为简单，对安装精度的要求较低，且有密封性较好，不易导致流体泄露。

技术特征：

1.一种电解小室，其特征在于，包括依次层叠设置的第一双极板(101)、阳极扩散层(200)、膜电极(201)、阴极扩散层(202)和第二双极板(102)，所述膜电极(201)上形成有位于所述第一双极板(101)与所述膜电极(201)之间的第一密封结构(31)和位于所述第二双极板(102)与所述膜电极(201)之间的第二密封结构(32)，所述第一密封结构(31)与第二密封结构(32)沿所述膜电极(201)的边缘处设置。

2.根据权利要求1所述的电解小室，其特征在于，所述第一密封结构(31)和第二密封结构(32)形成在所述膜电极(201)的端部；或，

3.根据权利要求1所述的电解小室，其特征在于，所述第一密封结构(31)和/或第二密封结构(32)的数量为多个。

4.根据权利要求1所述的电解小室，其特征在于，所述第一密封结构(31)和第二密封结构(32)一体式设置。

5.根据权利要求1所述的电解小室，其特征在于，所述第一密封结构(31)和第二密封结构(32)通过注塑工艺形成在所述膜电极(201)上；或，

6.根据权利要求1-5中任一项所述的电解小室，其特征在于，所述第一双极板(101)上形成有适于匹配式容纳所述第一密封结构(31)的第一密封凹槽(41)；和/或，

7.根据权利要求1-5中任一项所述的电解小室，其特征在于，第一双极板(101)包括基板、阳极侧流道和阴极侧流道，所述阳极侧流道包括贯穿所述基板的阳极主流道(11)和形成在所述基板的第一侧并与所述阳极主流道(11)相连的阳极反应区流道(12)，所述阴极侧流道包括贯穿所述基板的阴极主流道(21)和形成在所述基板的第二侧并与所述阴极主流道(21)相连的阴极反应区流道(22)，所述膜电极(201)朝向所述第一双极板(101)的一侧形成有适于分隔所述阳极主流道(11)和所述阴极主流道(21)的第三密封结构；和/或，

8.根据权利要求7所述的电解小室，其特征在于，所述第三密封结构包括多个密封框，每个所述密封框环绕在一个所述阳极主流道(11)或阴极主流道(21)的周侧；和/或，

9.一种燃料电池，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的电解小室。

10.一种电解水制氢装置，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的电解小室。

技术总结
本发明涉及一种电解小室、燃料电池和电解水制氢装置，其中，电解小室包括依次层叠设置的第一双极板、阳极扩散层、膜电极、阴极扩散层和第二双极板，膜电极上形成有位于第一双极板与膜电极之间的第一密封结构和位于第二双极板与膜电极之间的第二密封结构，第一密封结构与第二密封结构沿膜电极的边缘处设置。这使得在对电解小室进行安装时无需再进行在阳极板上设置密封垫以及在膜电极上设置密封垫的步骤，简化了电解小室的安装过程，同时避免了因密封结构窜位或尺寸误差而导致破坏电解小室的密封性，因此，本发明实施例的电解小室制造更为简单，对安装精度的要求较低，且有密封性较好，不易导致流体泄露。

技术研发人员：王俊华,童波,王昕,沈明忠,白建明,叶阜,胡小夫
受保护的技术使用者：华电重工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12