本公開涉及用于燃料電池的單元電池(unit?cell)。

背景技術：

1、燃料電池是一類將燃料中所含的化學能通過在電池堆中發生電化學反應而轉化成電能的發電機，不僅可以為工業、家用、建筑、航空、車輛等提供驅動動力，也可用于為便攜式設備等小型電子產品供電，近年來其使用領域正逐漸向高效清潔能源拓展。

2、典型燃料電池的單元電池具有位于最內側的膜電極組件(mea)，膜電極組件由能夠傳輸氫質子的聚合物電解質膜以及陽極和陰極組成，陽極和陰極是設置成使得氫和氧可以在電解質膜的兩個表面上發生反應的電極。

3、此外，氣體擴散層(gdl)層疊在膜電極組件的外部，即陽極和陰極所在的外部，隔板位于氣體擴散層的外部，隔板上形成流場，以供應燃料，并排放由反應生成的水。

4、燃料電池堆通過層疊多個串聯的具有上述配置的單元電池來配置，以便從燃料電池產生所需的輸出水平。燃料電池堆具有聯接至單元電池最外側的端板，以支撐并固定多個單元電池。

5、同時，集成了膜電極組件和氣體擴散層的發電組件(ega)得以常規制造和應用，以便于單元電池的氣密性維持和層疊工藝。

6、此外，最近還對支持ega的框架進行了研究?？蚣苡晒こ趟芰?ep)制成，以確保耐熱性，并通過注射法成型。然而，框架形成得很薄，但結構復雜，因此當通過注射法成型時，存在一些區域未成型為具有所期望結構或由于厚度偏差或壓力偏差而變形的問題。

7、對相關技術的討論僅是為了獲得對本發明實施方式的相關技術的充分理解，其不應理解為認可相關技術屬于本領域普通技術人員公知的技術。

技術實現思路

1、本公開的實施方式能夠解決本領域的問題，并且實施方式提供一種用于燃料電池的單元電池，該單元電池包括具有能夠使厚度偏差或壓力偏差最小化的結構的框架(frame)。

2、通過本公開的實施方式可實現的技術目的不限于上述技術目的，本領域技術人員可以從以下描述中清楚地理解未提及的其他技術目的。

3、根據本公開實施方式的用于燃料電池的單元電池可以包括陽極隔板、陰極隔板以及設置在陽極隔板和陰極隔板之間并且通過層疊多個膜形成的框架，其中框架的中心部形成有膜電極組件和氣體擴散層通過其結合的通孔(through?hole)，框架的邊緣部形成有流體流過的歧管孔(manifold?hole)，并且在多個膜中的一些膜中形成有從歧管孔向通孔延伸并且被切成形成流體流動路徑的狹縫(slit)。

4、例如，在框架的通孔中，可以形成從多個膜中的至少一個膜沿著通孔的邊緣向通孔延伸的安置面(seating?surface)，并且膜電極組件和氣體擴散層可以通過通孔中形成的安置面結合。

5、例如，氣體擴散層可以結合到膜電極組件的兩側，結合到膜電極組件的一側的氣體擴散層可以與膜電極組件一起安置在安置面上，結合到另一側的氣體擴散層可以形成為尺寸小于膜電極組件，并且以不安置在安置面上的狀態設置在通孔中。

6、例如，可以通過切割多個膜中的一些膜，在多個膜中的一些膜中形成多個狹縫，多個狹縫可以沿著歧管孔的邊緣平行地形成并彼此間隔開。

7、例如，框架可以包括形成在不同區域中的第一狹縫和第二狹縫，第一狹縫可以形成在多個膜中的一些膜中，第二狹縫可以形成在除了上述多個膜中的一些膜以外的其他膜中。

8、例如，第一狹縫和第二狹縫可以形成在不同的歧管孔中。

9、例如，第一狹縫可以形成在多個膜當中的設置在與陽極隔板接觸的一側的一些膜中，第二狹縫可以形成在多個膜當中的設置在與陰極隔板接觸的一側的另外的膜中。

10、例如，陽極隔板和陰極隔板中的每一個的不面向框架的一側上可以安裝有墊片，第一狹縫和第二狹縫可以通過從框架的歧管孔延伸到位于安裝陽極隔板和陰極隔板中的每一個的墊片的對應點之后的點而形成。

11、例如，框架可以通過與陽極隔板接觸的第一膜和與陰極隔板接觸的第二膜的表面接附(surface?adherence)形成，第一狹縫可以形成在第一膜中，第二狹縫可以形成在第二膜中。

12、例如，第一狹縫可以形成在多個膜的與陽極隔板接觸的一側上的最外面的膜中，第二狹縫可以形成在多個膜的與陰極隔板接觸的一側上的最外面的膜中。

13、例如，可以在陽極隔板和陰極隔板上在分別對應于第一狹縫和第二狹縫的點處形成有形成部，使得形成部和每個狹縫一起可以形成流動路徑。

14、例如，形成在陽極隔板和陰極隔板中的每一個上的形成部的寬度方向長度可以形成為與第一狹縫和第二狹縫的寬度方向長度相同或不同。

15、例如，框架可以設置有彼此平行地間隔開的多個第一狹縫和多個第二狹縫，陽極隔板和陰極隔板可以在與多個第一狹縫和多個第二狹縫相對應的點處具有多個形成部。

16、例如，多個形成部的寬度方向長度可以分別形成為彼此相同或不同。

17、例如，形成部形成為朝向陽極隔板和陰極隔板中的每一個的不面向框架的一側突出。

18、例如，陽極隔板和陰極隔板中的每一個的對應于框架的一側的中心部中形成有反應面，每個邊緣部可以形成有流體流過的歧管孔，形成部可以形成為從陽極隔板和陰極隔板中的每一個的歧管孔向反應面延伸。

19、例如，陽極隔板和陰極隔板中的每一個的不面向框架的一側可以安裝有墊片，形成部可以通過從陽極隔板和陰極隔板中的每一個的歧管孔僅延伸到安裝墊片的點而形成。

20、根據上文，在本公開實施方式的用于燃料電池的單元電池中，安置面形成在框架的通孔中，膜電極組件和氣體擴散層安置在安置面上，從而使框架和氣體擴散層之間的落差(step)的出現得以最小化。

21、此外，通過用多個膜配置框架并通過膜切割形成框架的精細結構，框架可以成型為與通過注射法成型者類似，減少變形的發生，并且容易形成所需的結構。

22、此外，通過切割多個膜中的一些膜來形成狹縫，并且形成有流體流過狹縫的入口/出口和路徑以及形成在隔板上的形成部，從而提高流體進入隔板的可轉移性。

23、此外，通過切割膜形成狹縫，可以自由地調節流體流過的入口/出口的橫截面積。

24、本公開的實施方式的效果不限于上述效果，并且在此未說明的其他效果對于本領域技術人員來說將從以下描述中變得顯而易見。

技術特征：

1.一種用于燃料電池的單元電池，所述單元電池包括：

2.根據權利要求1所述的單元電池，還包括位于所述框架的所述通孔中的安置面，所述安置面從所述多個膜中的一個膜沿著所述通孔的邊緣向所述通孔延伸，其中所述膜電極組件設置在所述安置面上。

3.根據權利要求2所述的單元電池，其中所述一對氣體擴散層中的結合到所述膜電極組件的第一側的第一氣體擴散層與所述膜電極組件一起安置在所述安置面上，并且所述一對氣體擴散層中的結合到所述膜電極組件的第二側的第二氣體擴散層的尺寸小于所述膜電極組件，并且以不安置在所述安置面上的狀態設置在所述通孔中。

4.根據權利要求1所述的單元電池，其中所述狹縫包括設置在所述多個膜中的多個第一膜中的多個狹縫，所述狹縫沿著所述歧管孔的邊緣平行設置且彼此間隔開，并且所述狹縫包括所述多個膜中的多個第一膜中的切口。

5.一種用于燃料電池的單元電池，所述單元電池包括：

6.根據權利要求5所述的單元電池，其中所述第一狹縫和所述第二狹縫從不同的歧管孔延伸。

7.根據權利要求5所述的單元電池，其中所述多個膜中的第一膜設置在所述框架的與所述陽極隔板的內側接觸的第一側上，并且所述多個膜中的第二膜設置在所述框架的與所述陰極隔板的內側接觸的第二側上。

8.根據權利要求7所述的單元電池，還包括分別設置在所述陽極隔板和所述陰極隔板中的每一個的外側上的一對墊片，其中所述第一狹縫和所述第二狹縫從所述框架的所述歧管孔延伸到位于設置所述一對墊片中的每一個的對應的點之后的點。

9.根據權利要求7所述的單元電池，其中所述第一膜通過表面接附結合至所述第二膜。

10.根據權利要求7所述的單元電池，其中所述第一膜包括層疊在一起的多個第一膜層，并且所述第二膜包括層疊在一起的多個第二膜層，所述第一狹縫被切割在所述多個第一膜層中的與所述陽極隔板接觸的外側上的最外面的膜層中，所述第二狹縫切割在所述多個第二膜層中的與所述陰極隔板接觸的外側上的最外面的膜層中。

11.根據權利要求7所述的單元電池，還包括在所述陽極隔板和所述陰極隔板上在分別對應于所述第一狹縫和所述第二狹縫的點處設置的形成部，使得所述形成部與所述第一狹縫和所述第二狹縫中的每一個一起形成所述流體流動路徑。

12.根據權利要求11所述的單元電池，其中所述形成部的寬度方向長度等于所述第一狹縫和所述第二狹縫的寬度方向長度。

13.根據權利要求11所述的單元電池，其中所述形成部的寬度方向長度不同于所述第一狹縫和所述第二狹縫的寬度方向長度。

14.根據權利要求11所述的單元電池，其中所述第一狹縫設置為多個并且彼此平行地間隔開，所述第二狹縫設置為多個并且彼此平行地間隔開，所述陽極隔板在與所述第一狹縫對應的點處具有多個形成部，并且所述陰極隔板在與所述第二狹縫對應的點處具有多個形成部。

15.根據權利要求14所述的單元電池，其中所述形成部的寬度方向長度彼此相等。

16.根據權利要求14所述的單元電池，其中所述形成部的寬度方向長度彼此不同。

17.根據權利要求11所述的單元電池，其中所述形成部分別朝向不面向所述框架的所述陽極隔板的外側和所述陰極隔板的外側突出。

18.根據權利要求11所述的單元電池，其中在所述陽極隔板和所述陰極隔板中的每一個的面向所述框架的內側的中央部中分別設置有反應面，每個邊緣部設置有所述歧管孔，并且所述形成部從所述陽極隔板和所述陰極隔板中的每一個的歧管孔向所述反應面延伸。

19.根據權利要求18所述的單元電池，還包括分別設置在所述陽極隔板和所述陰極隔板中的每一個的不面向所述框架的外側上的一對墊片，其中所述形成部從所述陽極隔板和所述陰極隔板中的每一個的歧管孔僅延伸到設置所述墊片的點。

技術總結
實施方式的用于燃料電池的單元電池包括陽極隔板、陰極隔板、設置在陽極隔板和陰極隔板之間的框架、膜電極組件以及分別結合到膜電極組件的第一側和第二側的一對氣體擴散層?？蚣馨▽盈B在一起的多個膜、設置在框架的中心部的通孔、設置在框架的邊緣部的歧管孔，其中歧管孔被構造成允許流體流過其中，以及設置在多個膜中的多個第一膜中的狹縫，狹縫從歧管孔向通孔延伸并且被切割形成流體流動路徑，其中膜電極組件和一對氣體擴散層設置在框架中通孔中。

技術研發人員：權德訓
受保護的技術使用者：現代自動車株式會社
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28