一种电堆芯及燃料电池的制作方法

本技术涉及燃料电池，尤其涉及一种电堆芯及燃料电池。

背景技术：

1、传统燃料电池的电堆芯包括若干依次堆叠的单电池，每个单电池包括两个双极板和一个膜电极，其中膜电极夹设在两个双极板之间，膜电极与两侧的双极板分别形成一个反应腔室，两个双极板内部均形成冷却液流道，从而对反应腔室进行降温。由于每个双极板需要由两块金属板挤压形成，因此每个单电池需要设置四块金属板，导致单电池的重量较大，电堆芯的能量密度低，且成本较高。

2、因此，亟需一种电堆芯及燃料电池，来解决上述问题。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种电堆芯及燃料电池，其每个单电池仅包括一个双极板和一个膜电极，由此减轻单电池的重量，提高电堆芯的能量密度，同时降低成本。

2、为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

3、一方面，本实用新型提供一种电堆芯，该电堆芯包括：

4、若干依次堆叠的单电池，每个所述单电池包括一个双极板和一个膜电极，所述双极板包括第一金属板和第二金属板，所述膜电极夹设在所述第一金属板和所述第二金属板之间，所述膜电极与所述第一金属板之间围设形成第一反应腔室，所述第一反应腔室内通入燃料气体，所述膜电极与所述第二金属板之间围设形成第二反应腔室，所述第二反应腔室内通入氧化气体；

5、冷却液通道，相邻的两个所述单电池之间围设形成所述冷却液通道，所述冷却液通道内流通有冷却液。

6、可选地，所述第一反应腔室连通燃料气体进气通道和燃料气体出气通道，所述燃料气体由所述燃料气体进气通道进入所述第一反应腔室内，并由所述燃料气体出气通道排出。

7、可选地，所述燃料气体进气通道和所述燃料气体出气通道分别设置在所述单电池的一组对角上。

8、可选地，所述第二反应腔室连通氧化气体进气通道和氧化气体出气通道，所述氧化气体由所述氧化气体进气通道进入所述第二反应腔室内，并由所述氧化气体出气通道排出。

9、可选地，所述氧化气体进气通道和所述氧化气体出气通道分别设置在所述单电池的另一组对角上。

10、可选地，所述冷却液通道连通进液通道和出液通道，所述冷却液由所述进液通道进入所述冷却液通道内，并由所述出液通道流出。

11、可选地，所述进液通道和所述出液通道分别设置在所述单电池顶部的中间位置，以及所述单电池底部的中间位置。

12、可选地，所述膜电极与所述第一金属板之间夹设有第一密封圈，所述第一密封圈的两侧分别与所述膜电极和所述第一金属板贴合；

13、所述膜电极与所述第二金属板之间夹设有第二密封圈，所述第二密封圈的两侧分别与所述膜电极和所述第二金属板贴合；

14、相邻的两个所述单电池之间夹设有第三密封圈，所述第三密封圈的两侧分别与前一个所述单电池的所述第二金属板和后一个所述单电池的所述第一金属板贴合。

15、可选地，所述膜电极包括质子交换膜、阳极催化层、阴极催化层和两个气体扩散层，所述质子交换膜的两侧分别连接所述阳极催化层和所述阴极催化层，所述阳极催化层、所述阴极催化层背离所述质子交换膜的一侧分别连接一个气体扩散层，所述阳极催化层设置于所述质子交换膜靠近所述第一反应腔室的一侧，所述阴极催化层设置于所述质子交换膜靠近所述第二反应腔室的一侧。

16、另一方面，本实用新型提供一种燃料电池，包括上述任一方案中的电堆芯。

17、本实用新型的有益效果为：

18、本实用新型提供一种电堆芯，包括若干依次堆叠的单电池，每个单电池包括一个双极板和一个膜电极，双极板包括第一金属板和第二金属板，膜电极夹设在第一金属板和第二金属板之间。膜电极与第一金属板之间围设形成第一反应腔室，第一反应腔室内通入燃料气体，膜电极与第二金属板之间围设形成第二反应腔室，第二反应腔室内通入氧化气体，从而由两个金属板和一个膜电极组合装配形成了一个单电池。进一步地，电堆芯的冷却液通道由相邻的两个单电池围设形成，冷却液通道内流通有冷却液。本实用新型中的一个单电池仅包括两块金属板，因此具有很好的减重效果，且占用空间减少，电堆芯的能量密度有所提高，成本降低。

19、本实用新型还提供一种燃料电池，包括上述方案中的电堆芯。当电堆芯的功率相同时，燃料电池能够约减重三分之一，具有很好的减重效果，且相较于以往传统的电堆芯，本实施例中的电堆芯占用空间小，能量密度高，且成本低，具有很好的市场竞争力。

技术特征：

1.一种电堆芯，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电堆芯，其特征在于，所述第一反应腔室连通燃料气体进气通道(210)和燃料气体出气通道(220)，所述燃料气体由所述燃料气体进气通道(210)进入所述第一反应腔室内，并由所述燃料气体出气通道(220)排出。

3.根据权利要求2所述的电堆芯，其特征在于，所述燃料气体进气通道(210)和所述燃料气体出气通道(220)分别设置在所述单电池(100)的一组对角上。

4.根据权利要求2所述的电堆芯，其特征在于，所述第二反应腔室连通氧化气体进气通道(310)和氧化气体出气通道(320)，所述氧化气体由所述氧化气体进气通道(310)进入所述第二反应腔室内，并由所述氧化气体出气通道(320)排出。

5.根据权利要求4所述的电堆芯，其特征在于，所述氧化气体进气通道(310)和所述氧化气体出气通道(320)分别设置在所述单电池(100)的另一组对角上。

6.根据权利要求4所述的电堆芯，其特征在于，所述冷却液通道连通进液通道(410)和出液通道(420)，所述冷却液由所述进液通道(410)进入所述冷却液通道内，并由所述出液通道(420)流出。

7.根据权利要求6所述的电堆芯，其特征在于，所述进液通道(410)和所述出液通道(420)分别设置在所述单电池(100)顶部的中间位置，以及所述单电池(100)底部的中间位置。

8.根据权利要求1所述的电堆芯，其特征在于，所述膜电极(130)与所述第一金属板(110)之间夹设有第一密封圈(140)，所述第一密封圈(140)的两侧分别与所述膜电极(130)和所述第一金属板(110)贴合；

9.根据权利要求1-7中任一项所述的电堆芯，其特征在于，所述膜电极(130)包括质子交换膜、阳极催化层、阴极催化层和两个气体扩散层，所述质子交换膜的两侧分别连接所述阳极催化层和所述阴极催化层，所述阳极催化层、所述阴极催化层背离所述质子交换膜的一侧分别连接一个气体扩散层，所述阳极催化层设置于所述质子交换膜靠近所述第一反应腔室的一侧，所述阴极催化层设置于所述质子交换膜靠近所述第二反应腔室的一侧。

10.一种燃料电池，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的电堆芯。

技术总结
本技术属于燃料电池技术领域，具体公开了一种电堆芯包括若干依次堆叠的单电池，每个单电池包括一个双极板和一个膜电极，双极板包括第一金属板和第二金属板，膜电极夹设在第一金属板和第二金属板之间。膜电极与第一金属板之间围设形成通入氢气的第一反应腔室，膜电极与第二金属板之间围设形成通入空气的第二反应腔室，由两个金属板和一个膜电极组合装配形成了一个单电池。电堆芯的冷却液通道由相邻的两个单电池围设形成，冷却液通道内流通有冷却液。由于一个单电池仅包括两块金属板，因此具有很好的减重效果，且占用空间减少，电堆芯的能量密度有所提高，成本降低。本技术还提供一种燃料电池，包括上述方案中的电堆芯。

技术研发人员：王小兆
受保护的技术使用者：未势能源科技有限公司
技术研发日：20230719
技术公布日：2024/1/15