[发明专利]阴极板、单体电池及燃料电池

说明书

本申请提供一种阴极板、单体电池及燃料电池，所述阴极板包括：本体，所述本体具有第一侧面；所述本体上设置有出水歧管孔；所述出水歧管孔包括沿所述本体的厚度方向依次分布的第一孔段和第二孔段；所述第一孔段的截面积大于所述第二孔段的截面积；所述第一孔段具有所述出水歧管孔的入口，所述入口设置于所述第一侧面上；疏水涂层，所述疏水涂层设置于第一侧面上，并延伸至所述第一孔段与所述第一侧面的接合处；以及亲水涂层，所述亲水涂层设置于所述第一孔段的孔壁上，且延伸至所述第一孔段与所述第一侧面的接合处。本申请旨在解决现有技术中阴极产水易破坏密封结构的技术问题。

技术领域

本申请涉及电池技术领域，具体涉及一种阴极板、单体电池及燃料电池。

背景技术

燃料电池的类型有多种。质子交换膜燃料电池是一种以氢气为最佳燃料，以电化学反应的方式，将燃料和氧化剂中的化学能转化为电能的高效能量转换发电装置。它不经过热机过程，不受卡诺循环的限制，实际能量转换效率高达50％至80％。质子交换膜燃料电池，是继碱性燃料电池、磷酸型燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池之后发展起来的第五代燃料电池。其具有无污染、启动快、寿命长、比功率和比能量高、工作温度低等优点，被公认为最有可能替代内燃机成为新能源汽车的理想动力源，能开发为各种便携式电源和分布式独立电源，市场极为广泛。

质子交换膜燃料电池主要包括膜电极和位于膜电极两侧的阴极板和阳极板。其中，阴极板上的导流孔和流场给MEA组件另一侧提供空气作为氧化剂。在阴极，空气中的氧经催化反应得到电子形成负离子，与迁移过来的质子反应生成水。生成的水通过出水歧管排出燃料电池。阴极板、阳极板和膜电极上的开设的歧管孔堆叠后而限定出该出水歧管。在歧管处，极板需要进行严格密封。然而由于阴极产物包括液态水，低温情况下液态水易发生冻结。液态水冻结后体积膨胀，可能破坏密封结构，导致密封失效。

发明内容

本申请提供一种阴极板、单体电池及燃料电池，旨在解决现有技术中阴极产水易破坏密封结构的技术问题。

本申请提出一种阴极板，包括：

本体，所述本体具有第一侧面；所述本体上设置有出水歧管孔；所述出水歧管孔包括沿所述本体的厚度方向依次分布的第一孔段和第二孔段；所述第一孔段的截面积大于所述第二孔段的截面积；所述第一孔段具有所述出水歧管孔的入口，所述入口设置于所述第一侧面上；

疏水涂层，所述疏水涂层设置于第一侧面上，并延伸至所述第一孔段与所述第一侧面的交互处；以及

亲水涂层，所述亲水涂层设置于所述第一孔段的孔壁上，并延伸至所述第一孔段与所述第一侧面的交互处。

可选地，所述第一孔段包括第一孔壁和第二孔壁，所述第一孔壁沿所述本体的厚度方向延伸，所述第二孔壁沿所述本体的横向延伸，所述第二孔壁的横向宽度大于所述第一孔壁的深度。

可选地，所述第一侧面具有位于所述入口处的第一接合段，所述第一孔段具有位于所述入口处的第二接合段，所述第一接合段与第二接合段过渡连接。

可选地，所述第一接合段的弧心位于所述本体内，所述第二接合段的的弧心位于所述本体外。

可选地，所述第一接合段和所述第二接合段具有相同的弯曲半径。

可选地，所述阴极板还具有与所述第一侧面相对设置的第二侧面，所述第二孔段具有所述出水歧管孔的出口，所述出口设置于所述第二侧面上。

本申请还提出一种单体电池，所述单体电池包括：

阳极板；

膜电极；以及

如前所述的阴极板；所述膜电极设置于所述第一侧面上，所述阳极板设置于所述膜电极背离所述阴极板的一侧；所述膜电极与所述阴极板之间设有密封结构，所述密封结构围绕所述第一孔段的入口设置，且在所述本体的横向上与所述第一孔段的入口之间具有间距。