[发明专利]燃料电池的单元电池

说明书

本公开提供了一种燃料电池的单元电池。该单元电池包括：插入件，包括膜电极组件，膜电极组件具有形成在聚合物电解质膜的第一表面上的第一电极层和形成在聚合物电解质膜的第二表面上的第二电极层；弹性体框架，在插入件的外围区域接合在插入件的边缘，弹性体框架具有形成在弹性体框架的反应表面通孔，插入件设置在反应表面通孔中，并且弹性体框架具有形成在反应表面通孔的两侧并与反应表面通孔间隔开的多个框架歧管通孔，反应气体能够通过多个框架歧管通孔流入或排出；以及一对隔板，每个隔板设置在插入件和弹性体框架的相应侧上，并且一对隔板供应反应气体。

技术领域

本公开涉及一种燃料电池的单元电池。

背景技术

燃料电池是一种将燃料中包含的化学能通过在堆中进行电化学反应来转换成电能的发电装置，不仅可以用于工业、家庭以及给车辆供应驱动电力，而且还可以用于向诸如便携式装置的小型电子产品供应电力。近年来，燃料电池的使用领域逐渐向高效清洁能源扩展。

一般的燃料电池的单元电池具有位于最内侧的膜电极组件(MEA)，并且膜电极组件包括能够输送氢质子的聚合物电解质膜和涂覆在聚合物电解质膜的两个表面以使氢和氧产生反应的催化剂层，即空气极(阴极(cathode))和燃料极(阳极(anode))。

此外，在膜电极组件的一个表面和另一表面上，即在空气极和燃料极所位于的外部部分上，设置有用于供应反应气体并排出通过反应产生的水的一对隔板。此时，可以在膜电极组件和隔板之间插设用于使反应气体和产生的水的流动扩散或平滑的气体扩散层(GDL)。

同时，传统上，还制造并使用了集成膜电极组件和垫圈的膜电极垫圈组件(MEGA)，膜电极垫圈组件(MEGA)用于保持单元电池的气密性和层叠工艺中的便利性。

此外，近年来，还提出了集成将气体扩散层接合到膜电极组件的插入件和垫圈的集成框架。

然而，传统的集成框架使用粘合剂来接合塑料材料的框架和插入件。此外，当使用传统的集成框架来制造单元电池时，为了粘合隔板和集成框架，需要单独的粘合构件和密封构件。这样的工艺增加了材料成本和制造成本。

因此，近年来，对燃料电池的弹性体电池框架和使用弹性体电池框架的单元电池进行了研究，在没有单独的粘合构件的情况下，使用由热塑性弹性体(TPE)制成的片状弹性体框架来一体地接合膜电极组件和气体扩散层。

弹性体电池框架中具有弹性的弹性体框架和金属材料的隔板层叠，并且在弹性体框架和隔板之间设置反应气体流动的进气口和出气口。

然而，在将多个单元电池层叠以形成燃料电池堆的情况下，单元电池在层叠的同时被压缩，此时，发生了如下问题：反应气体流动的进气口和出气口区域中具有弹性的弹性体框架被金属材料的隔板压缩，从而使进气口和出气口变窄或堵塞。

此外，还发生了如下问题：弹性体框架被压缩为不期望的形状，从而无法确保弹性体框架和隔板之间的气密性。

作为背景技术解释的前述内容仅旨在帮助理解本公开的背景，而并非旨在表示本公开落入本领域技术人员已知的现有技术的范围内。

发明内容

本公开涉及一种燃料电池的单元电池。本公开的特定实施例提供一种燃料电池的单元电池，可以确保气密性，同时稳定地确保层叠弹性体框架和金属隔板的单元电池中反应气体的进气口和出气口。