[实用新型]一种紧凑型燃料电池单元模块和燃料电池

说明书

本实用新型涉及一种紧凑型燃料电池单元模块和燃料电池，电池单元包括依次层叠设置的阴极板、膜电极组件和阳极板；冷却剂入口和冷却剂出口分布在单元模块的左侧边或右侧边中央，冷却剂流道为蛇形流道；阳极气体入口和阳极气体出口分布在单元模块上与冷却剂入口和冷却剂出口同侧边的两角，阳极气体流道和冷却剂流道分布相同，为蛇形流道；阴极气体入口和阴极气体出口均包括多个通孔，对称分布在单元模块的上侧边和下侧边，阴极气体流道为多排直线子流道，每条直线子流道的两端分别连接阴极气体入口和阴极气体出口的通孔。与现有技术相比，本实用新型具有电池性能好，整体结构小巧紧凑等优点。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种紧凑型燃料电池单元模块和燃料电池。

背景技术

燃料电池是一种兼具环境友好、工作高效、使用寿命长等特点的发电装置。以氢燃料电池(质子交换膜燃料电池)为例，氢气从电池的阳极侧进入电池内部，氢原子在阳极失去电子后变成质子，质子穿过电池内部的质子交换膜到达电池阴极，同时电子经由外部回路也到达电池的阴极。在电池的阴极侧，质子、电子与氧气结合生成水，由此产生电流。传统的燃料电池堆芯结构为简单交错层叠安装的膜电极和双极板，在双极板的顶面和底面分别设有阴极气体流道和阳极气体流道，在双极板的中间设有冷却剂流道。这种传统的结构通常具有以下问题：1、阴极气体流道、阳极气体流道和冷却剂流道没有统一、合理的规划和布局，导致需要较大面积的气体反应空间，从而导致整体上燃料电池体积较大，能量密度较低。2、在进行燃料电池装配时，需要一层双极板、一层膜电极低地依次叠加拼装，然后通过拉杆等安装件进行固定，导致需要装配精度要求高，而且直接叠装的膜电极和双极板容易互相不贴合，本身脆弱的膜电极容易发生损伤，影响电堆的稳定工作。

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紧凑型燃料电池单元模块和燃料电池。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种紧凑型燃料电池单元模块，包括依次层叠设置的阴极板、膜电极组件和阳极板，所述阴极板朝向膜电极组件的一面上设有阴极气体流道，所述阳极板朝向膜电极组件的一面上设有阳极气体流道，多个单元模块层叠设置，相邻两个单元模块的阴极板和阳极板之间形成冷却剂流道；

所述单元模块上设有阴极气体入口、阴极气体出口、阳极气体入口、阳极气体出口、冷却剂入口和冷却剂出口，所述阴极气体入口和阴极气体出口连接阴极气体流道，所述阳极气体入口和阳极气体出口连通阳极气体流道，所述冷却剂入口和冷却剂出口连接冷却剂流道；

所述冷却剂入口和冷却剂出口分布在单元模块的左侧边或右侧边中央，所述冷却剂流道为蛇形流道；所述阳极气体入口和阳极气体出口分布在单元模块上与冷却剂入口和冷却剂出口同侧边的两角，所述阳极气体流道和冷却剂流道分布相同，为蛇形流道；所述阴极气体入口和阴极气体出口均包括多个通孔，对称分布在单元模块的上侧边和下侧边，所述阴极气体流道为多排直线子流道，每条直线子流道的两端分别连接阴极气体入口和阴极气体出口的通孔。

进一步地，所述膜电极组件包括质子膜反应区和膜电极边框，所述膜电极边框直接注塑在质子膜反应区的外侧，所述阴极板和阳极板通过粘接胶粘贴的膜电极边框的下表面和上表面。

进一步地，所述膜电极边框采用硅胶边框或者橡胶边框。

进一步地，所述粘接胶采用压敏胶水或热压胶水。

进一步地，所述阴极板和阳极板的一角均设有定位机构，相邻两个单元模块的阴极板和阳极板贴合时，定位机构互相嵌合锁定。

进一步地，阳极板上定位机构为凸起块，阴极板上定位机构为凹槽，一个单元模块上阳极板的凸起块嵌入相邻单元模块上阴极板的凹槽中。

进一步地，所述冷却剂入口和冷却剂出口的形状相同，均包括两条直角边和一条斜边，其中一条直角边和单元模块的左侧边或右侧边平行，所述斜边朝向单元模块的上侧边或下侧边。