[实用新型]一种燃料电池单元和燃料电池堆芯

说明书

本实用新型涉及一种燃料电池单元和燃料电池堆芯，燃料电池单元包括膜电极组件和极板，膜电极组件包括第一扩散膜、第二扩散膜、质子膜和支撑边框，支撑边框为中央镂空的框体结构，并且支撑边框包括上下层叠设置的第一框体和第二框体，第一框体的周边宽度小于第二框体的周边宽度，从而第二框体内侧相对第一框体内侧的突出区域形成安装台阶，第一扩散膜层叠在质子膜上形成层叠体，该层叠体固定在安装台阶处，第二扩散膜设置在质子膜的下方，并且第二扩散膜的边缘贴合第二框体。与现有技术相比，本实用新型具有简化结构和工艺，有利于降低制造成本和应用于规模化生产等优点。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池领域，尤其是涉及一种燃料电池单元和燃料电池堆芯。

背景技术

燃料电池是一种将氢氧通过电化学反应产生电能的发电装置，具有能量转换效率高，环境友好，噪声低等多项优点。随着燃料电池技术的发展与商业化，燃料电池的安全性和耐久性受到越来越多的关注。

现有燃料电池的膜电极(MEA)组件通常采用四张重叠的边框结构。如图3所示，通过两个A边框夹持、粘接质子膜C，在两个A边框外层设置两个B边框，然后在A、B边框形成的台阶处设置扩散膜D，A边框和B边框重叠区域、扩散膜D与A边框的重叠区域、质子膜C与A边框的重叠区域通过粘合固定。这种结构的燃料电池单元边框数量多，由此导致制造工序繁杂、制造成本高，不利于进行规模化、批量化的燃料电池生产。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种燃料电池单元和燃料电池堆芯。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种燃料电池单元，包括膜电极组件和极板，所述极板设置在膜电极组件的上下两侧，所述膜电极组件包括第一扩散膜、第二扩散膜、质子膜和支撑边框，所述支撑边框为中央镂空的框体结构，并且所述支撑边框包括上下层叠设置的第一框体和第二框体，所述第一框体的周边宽度小于第二框体的周边宽度，从而第二框体内侧相对第一框体内侧的突出区域形成安装台阶，所述第一扩散膜层叠在质子膜上形成层叠体，该层叠体固定在安装台阶处，所述第二扩散膜设置在质子膜的下方，并且第二扩散膜的边缘贴合第二框体。

进一步地，所述质子膜和第二框体顶面的重叠区域设有第一胶水层，所述第一胶水层的宽度与安装台阶的宽度相等。

进一步地，所述第二扩散膜的边缘和第二框体底面的重叠区域设有第二胶水层，所述第二胶水层的宽度不小于安装台阶的宽度。

进一步地，所述第一扩散膜的边缘和质子膜顶面的重叠区域设有第三胶水层，所述第三胶水层的宽度不大于安装台阶的宽度。

进一步地，所述质子膜和第二框体顶面的重叠区域设有第一胶水层，所述第二扩散膜的边缘和第二框体底面的重叠区域设有第二胶水层，所述第一扩散膜的边缘和质子膜顶面的重叠区域设有第三胶水层，所述第一胶水层、第二胶水层和第三胶水层为不同材料种类的胶水。

进一步地，第一扩散膜的厚度不小于第二扩散膜的厚度；所述第一框体的厚度不小于第二框体的厚度。

进一步地，所述第一扩散膜、第二扩散膜和质子膜的面积和外侧边缘位置设置均相同。

进一步地，两块极板分别与支撑边框的顶面和底面之间通过第一密封部件粘接固定；其中一个极板的外侧还设置有第二密封部件，该第二密封部件粘接固定在极板上，第二密封部件的高度不小于第一密封部件的高度。

进一步地，极板上设有适配凹槽，该适配凹槽用于贴合第一扩散膜、第二扩散膜、支撑边框和第一密封部件。

一种燃料电池堆芯，层叠设置有如上任一所述的燃料电池单元，并且包括至少三个燃料电池单元。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：