一种极板包塑结构、一种燃料电池单元和一种燃料电池的制作方法

1.本发明涉及电池结构设计领域，特别涉及一种极板包塑结构、一种燃料电池单元和一种燃料电池。


背景技术：

2.燃料电池电堆极板在电堆内部起到气体导流以及强度支撑的效果，大功率燃料电池电堆往往是由数百节金属极板和膜电极串联而成，整个燃料电池电堆的电压高达几百伏，为了保证电堆内部和电堆壳体的绝缘性，需要在电堆堆芯极板和电堆模块封装之间增加绝缘材料来保证绝缘，同时数百节电池的串联的结构在振动过程中容易导致塌陷现象，需要设置较强的结构支撑来保证电堆的结构强度。
3.目前的双极板本身并没有任何绝缘结构，绝缘主要是通过外部绝缘部件或者增加电气空间来保证，这样无疑增加了零部件数量、成本以及增大了电池的布置空间；电堆在压缩后，由于膜电极为柔性材料，导致在振动过程中出现堆芯尺寸发生变化，导致接触不良以及气体泄漏问题；同时目前的燃料电池单电池部分均是裸露在电堆内部，在电池有积水情况下容易形成单电池之间的短路现象，如图1所示，单电池之间直接进行接触，当燃料电池在工作过程当中产生水容易导致单电池之间发生短路，在正常工作中难以保证燃料电池工作的稳定性。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本发明中披露了一种不需要在电堆模块中设置新的结构同时可以保证绝缘性和结构稳定性的燃料电池极板包塑结构，本发明的技术方案是这样实施的：
5.一种燃料电池极板包塑结构，包括包塑结构和包塑件，所述包塑件包括双极板，所述包塑结构设置在所述包塑件的外围，所述包塑结构沿着所述包塑件的外边缘整圈布置，所述包塑结构上设置有密封槽，所述密封槽上设置密封圈。
6.优选地，所述包塑结构为塑料。
7.一种燃料电池单元，包括上述的一种新型燃料电池极板包塑结构。
8.一种燃料电池，包括多个上述的一种燃料电池单元，所述燃料电池单元中的所述包塑结构与相邻所述燃料电池单元的膜电极边框相连接。
9.实施本发明的技术方案可解决现有技术中对于双极板的绝缘性需要通过安装额外的结构或者增加电气空间导致燃料电池零件较多且布置空间较大且电堆容易发生泄漏和短路的技术问题；实施本发明的技术方案，通过在双极板上设置绝缘包塑结构，在包塑结构上设置密封槽，在密封槽上设置密封圈，同时对包塑结构的尺寸进行设计，可实现的技术效果包括：
10.1、防止在高低温条件下单电池之间由于材料的不同膨胀系数导致的结构变形引起的密封界面接触压力过低出现泄露；
11.2、提高了整体堆芯的刚度，提高了电池模块在振动情况下的结构稳定性。
12.3、避免外部存在冷凝水的情况下直接导通相邻单电池的可性能，确保了电堆的绝缘性。
附图说明
13.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一种实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
14.其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
15.图1为现有燃料电池单电池结构示意图；
16.图2为包塑结构示意图；
17.图3为燃料电池结构示意图。
18.在上述附图中，各图号标记分别表示：
19.1 双极板
20.2 包塑结构
21.3 密封圈
22.4 膜电极边框
23.5 膜电极
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.实施例1
26.在优选的实施例1中，如图2所示，一种燃料电池极板包塑结构，包塑结构2设置在双极板1的外围，包塑结构2的材料可以采用塑料材料，目前的塑料材料能够满足密封和绝缘的作用，而且成本较低。包塑结构2沿着双极板1的外边缘整圈布置，这样不需要设置额外的结构就可以实现燃料电池单元的绝缘性的增强。在包塑结构2的两侧上设置有密封槽，密封槽内安装密封圈3，密封圈3能够提供密封作用，避免燃料电池电堆中产生的水导致单电池之间发生短路，保证有单电池的绝缘性。如图1所示，现有的燃料电池单电池的密封圈3设置在膜电极边框4以及双极板1之间，密封圈3能够对膜电极5进行保护，但在燃料电池的工作过程当中，双极板1以及膜电极边框4的一端会生成水，当对单电池进行压缩后，会导致产生的水使得单电池与相邻的单电池相接触而发生短路。包塑结构2能够有效的对双极板1进行绝缘和密封，可以有效的保证燃料电池的绝缘性。同时通过在包塑结构2的两侧设置密封圈3能够保证整个电池堆结构的强度，如图3所示，在密封圈3压缩到一定压缩量时，其中的
单电池的包塑结构2的下端面同另一单电池的包塑结构2的上端面贴合，提高了堆芯整体的刚度，并提高了电池模块在振动情况下的结构稳定性。
27.对于包塑结构2还可以进行尺寸的设计，由于包塑结构2具有一定的弹性，通过尺寸设计保证在压缩后单电池之间可以实现的紧密接触，在振动过程和高低温过程中单电池之间不发生相对位移变化。
28.实施例2
29.在一个优选的实施例2中，一种燃料电池单元，如图3所示，包括实施例1中的一种新型燃料电池极板包塑结构，包塑结构2设置在双极板1的外围，包塑结构2可以避免燃料电池单元产生的水与与相邻燃料电池单元的膜电极5直接相接触造成短路。包塑结构2直接设置在双极板1上，不会增加燃料电池单元的电气空间。包塑结构2采用塑料材质，可以降低成本并且具有一定的弹性，通过对包塑结构2进行一定的尺寸设计能够实现多个燃料电池单元连接后的结构稳定性。
30.实施例3
31.在一个优选的实施例3中，一种燃料电池，包括多个实施例2中的一种燃料电池单元，在水平方向上，经过压缩之后，包塑结构2通过一定的尺寸设计，通过一定的形变实现燃料电池单元之间的紧密连接，燃料电池单元中的包塑结构2与相邻燃料电池单元的膜电极边框5相连接。在垂直方向上，燃料电池单元的包塑结构2的下端面同另一单电池的包塑结构2的上端面贴合，包塑结构2的两侧设置有密封圈3，密封圈3能够实现垂直方向上对上下燃料电池单元的固定，因此燃料电池具有良好的结构强度以及绝缘性，在发生振动的过程当中组成燃料电池的燃料电池单元之间不会发生相对位移，同时燃料电池单元之间具有良好的绝缘性。
32.需要指出的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种极板包塑结构，包括包塑结构和包塑件，所述包塑件包括双极板，其特征在于：所述包塑结构设置在所述包塑件的外围，所述包塑结构沿着所述包塑件的外边缘整圈布置，所述包塑结构上设置有密封槽，所述密封槽上设置密封圈。2.根据权利要求1所述的一种极板包塑结构，其特征在于：所述包塑结构为塑料。3.一种燃料电池单元，其特征在于：包括权利要求1-2所述的一种新型燃料电池极板包塑结构。4.一种燃料电池，其特征在于：包括多个权利要求3所述的一种燃料电池单元，所述燃料电池单元中的所述包塑结构与相邻所述燃料电池单元的膜电极边框相连接。

技术总结
本发明提供了一种极板包塑结构、一种燃料电池单元和一种燃料电池，包括包塑结构和包塑件，所述包塑件包括双极板，所述包塑结构设置在所述包塑件的外围，所述包塑结构沿着所述包塑件的外边缘整圈布置，所述包塑结构上设置有密封槽，所述密封槽上设置密封圈，包含有所述包塑结构的燃料电池单元通过压缩组成燃料电池堆芯。其中本发明的有益效果是：不增加燃料电池电气空间的基础上实现对燃料电池绝缘性的增强，提高燃料电池的结构稳定性。提高燃料电池的结构稳定性。提高燃料电池的结构稳定性。


技术研发人员：梁鹏 赵树钊
受保护的技术使用者：上海氢晨新能源科技有限公司
技术研发日：2022.02.16
技术公布日：2022/7/29