[实用新型]电池单元及具有其的电堆

说明书

本实用新型提供了一种电池单元及具有其的电堆，电池单元，包括相互贴合的极板和膜电极，电池单元还包括：流道区，设置在极板上；第一连接部，设置在极板上，第一连接部设置在流道区的侧方；第二连接部，设置在膜电极上，第二连接部与第一连接部相互嵌合；过渡部，设置在极板上，过渡部位于第一连接部与流道区之间，过渡部与第一连接部之间具有第一台阶结构。本实用新型解决了现有技术中的电池单元容易发生欠气的问题。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体而言，涉及一种电池单元及具有其的电堆。

背景技术

质子交换膜燃料电池(Proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)是一种以氢气和空气或氢气和氧气为燃料来进行发电的燃料电池，它不需要经过氢氧的燃烧反应，而是以质子交换膜为电解质，直接将氢氧的化学能转化为电能，无需将气体压缩或升温。燃料电池主要有端板、集流板、膜电极、双极板等零部件组成，其中膜电极和双极板构成了燃料电池发电的基本单元-单电池；金属双极板是由两张经过精密冲压的阴极板和阳极板，以激光焊接的方式组合在一起/石墨双极板是由两张经过雕刻或模压的石墨板粘接而成，起到分隔反应气体并通过流场将反应气体均匀导入膜电极、收集并传导电流和支撑膜电极(MEA)的作用，同时还承担电池系统的排水和散热功能。膜电极(MEA)可以催化双极板导入的氢气和空气，发生电化学反应，产生电流，并向外释放水和热。

单片膜电极的电压很低，要达到实现燃料电池应用的功能，需要将多片膜电极与双极板串联起来形成电堆，以便向各单电池(一片膜电极+一片双极板)均匀分配燃料和氧化剂。因此膜电极与双极板间的匹配尤为重要，在进行膜电极和双极板匹配时，膜电极搭接区域(膜电极气体扩散层与密封边框重叠区域)结构和尺寸与反应区不同，匹配不合格时，会影响膜电极反应区气体扩散层(GDL)与双极板反应区的接触电阻和堵塞双极板分配区流道，影响双极板的气体分配，导致单电池性能降低，以及膜电极反应区匹配到没有双极板流道区域时，流道区的中部容易发生欠气问题，影响燃料电池寿命。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种电池单元及具有其的电堆，以解决现有技术中的电池单元的双极板上的流道容易发生欠气的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种电池单元，包括相互贴合的极板和膜电极，电池单元还包括：流道区，设置在极板上；第一连接部，设置在极板上，第一连接部设置在流道区的侧方；第二连接部，设置在膜电极上，第二连接部与第一连接部相互嵌合；过渡部，设置在极板上，过渡部位于第一连接部与流道区之间，过渡部与第一连接部之间具有第一台阶结构。

进一步地，膜电极包括与过渡部贴合的搭接区和与流道区贴合的反应区；搭接区的厚度小于反应区的厚度；和/或，流道区的两侧分别设置有第一连接部。

进一步地，第一连接部为配合凹槽，配合凹槽相对于极板的板面凹陷；第二连接部为配合凸起，配合凸起的至少部分嵌合至配合凹槽内。

进一步地，配合凹槽的槽壁面相对于配合凹槽的槽底面倾斜设置。

进一步地，过渡部包括过渡端面，过渡端面与配合凹槽的槽底面之间具有第一台阶结构。

进一步地，膜电极包括：依次连接的连接区、搭接区和反应区，第二连接部设置在连接区内，搭接区的至少部分与过渡部贴合，反应区与流道区贴合；催化剂层，设置在反应区内。

进一步地，搭接区具有与过渡部搭接的搭接端面，反应区具有与流道区贴合的反应端面；搭接端面和反应端面位于同一平面上，搭接端面与第二连接部之间具有与第一台阶结构相嵌合的第二台阶结构。

进一步地，膜电极还包括：质子交换膜，质子交换膜的两侧分别设置有阳极气体扩散层和阴极气体扩散层，第二连接部设置在阳极气体扩散层和/或阴极气体扩散层上；质子交换膜与阴极气体扩散层和阳极气体扩散层之间分别设置有催化剂层，催化剂层与流道区相对。