极板结构、双极板、单电池、燃料电池电堆以及车辆的制作方法

本申请属于燃料电池，具体涉及一种极板结构、双极板、单电池、燃料电池电堆以及车辆。

背景技术：

1、双极板是氢燃料电池的重要部件，起到气体分配、水热管理、收集电流、支撑电堆的作用。燃料电池中，一般是多片双极板和膜电极交替装叠，在外力压装下形成电堆。

2、常规的双极板设计方案如图1，该方案中，将氢气进口c、空气出口b和冷却液进口e设计在双极板的一端，氢气出口d、空气进口a和冷却液出口f设计在双极板的另一端。冷却介质通过冷却介质进口流入，扩散至整个双极板夹层中的冷却介质流场，带走热量并从冷却介质出口流出。

3、由于双极板宽度方向尺寸有限，导致流体通口的面积都比较小，进气及排水的压损较大，同时此种结构活性面积不能过大，过大的活性面积会导致气体及分配区的流量分配均匀性难以满足要求。

技术实现思路

1、为解决目前双极板流体通口的面积和活性面积均比较小的技术问题，本申请提供一种极板结构、双极板、单电池、燃料电池电堆以及车辆。

2、在本申请的第一方面，提供一种极板结构，包括基板，所述基板上设置有至少六个流体通口和至少两个活性区，所述流体通口围设于所述至少两个活性区的外周；所述基板的中部设有一个以上用于供紧固件穿过的紧固孔，至少一个所述紧固孔位于相邻两个所述活性区之间。

3、在一些实施方式中，各所述紧固孔均位于相邻两个所述活性区之间和/或相邻两个所述流体通口之间。

4、在一些实施方式中，所述流体通口围设于各所述活性区的外周。

5、在一些实施方式中，至少两个所述活性区沿所述基板的第一侧边方向依次分布且间隔设置，所述紧固孔分布于相邻两个所述活性区之间且位于相邻两个所述流体通口之间。

6、在一些实施方式中，所述流体通口的数量为九个以上，包括至少三个燃料介质口、至少三个氧化介质口和至少三个冷却介质口。

7、在一些实施方式中，所述燃料介质口与所述氧化介质口沿所述基板的两个第一侧边交替分布，位于不同侧边的所述燃料介质口错位分布，位于不同侧边的所述氧化介质口错位分布。

8、在一些实施方式中，所述冷却介质口与所述活性区沿所述基板的第一侧边方向交替分布，且位于两个第一侧边之间。

9、在一些实施方式中，所述基板上还设置有分配区，所述分配区设于所述燃料介质口与所述活性区之间，或所述氧化介质口与所述活性区之间。

10、在一些实施方式中，所述燃料介质口与所述氧化介质口均具有分配斜边，所述分配区设于所述分配斜边与所述活性区之间。

11、在一些实施方式中，所述流体通口的数量n为n＝6+3*(m-1)，其中，m为所述活性区的数量。

12、在一些实施方式中，所述活性区的流道为折线流道、波浪线型流道、直线流道中的至少一种。

13、在本申请的第二方面，提供一种双极板，包括阳极板和阴极板，所述阳极板和所述阴极板均采用上述第一方面所述的极板结构。

14、在本申请的第三方面，提供一种单电池，包括依次堆叠设置的阳极板、膜电极和阴极板，所述阳极板和所述阴极板均采用上述第一方面所述的极板结构；所述膜电极设有至少六个流体通口和至少一个紧固孔，所述膜电极上的流体通口和紧固孔与上述第一方面所述的极板结构的流体通口和紧固孔完全相同。

15、在本申请的第四方面，提供一种燃料电池电堆，其特征在于，包括上述第二方面所述的双极板；或者，包括上述第三方面所述的单电池；所述燃料电池电堆的紧固件穿过所述双极板或所述单电池的紧固孔。

16、在一些实施方式中，所述燃料电池电堆还包括绝缘套筒，所述绝缘套筒位于所述紧固孔中且套设于所述紧固件外。

17、在本申请的第五方面，提供一种车辆，包括上述第四方面所述的燃料电池电堆。

18、根据本申请一个或多个实施例提供的极板结构，其具有如下有益效果：

19、1、基板上设置有至少六个流体通口和至少两个活性区，流体通口围设于至少两个活性区的外周。也就是说，该极板结构采用多活性区的结构设计，增加活性面积。并且流体通口布置于活性区的外围，能够利用基板的各个侧边的空间，增加流体通口的总面积。

20、2、基板的中部设置供紧固件穿过的紧固孔，在基板的中部设置紧固孔供紧固件穿过，能够解决活性区域的中间部分在电堆装堆过程中的压装力不均匀的问题，保证多活性区结构同样具有均匀的压装力。

21、3、至少一个紧固孔位于相邻两个活性区之间，利用相邻两个活性区之间较大的空白区域设置紧固孔，不会增加基板的面积，并且紧固孔靠近于活性区，提高活性区处的密封效果。

技术特征：

1.一种极板结构，包括基板，其特征在于：所述基板上设置有至少六个流体通口和至少两个活性区，所述流体通口围设于所述至少两个活性区的外周；所述基板的中部设有一个以上用于供紧固件穿过的紧固孔，至少一个所述紧固孔位于相邻两个所述活性区之间。

2.根据权利要求1所述的极板结构，其特征在于，各所述紧固孔均位于相邻两个所述活性区之间和/或相邻两个所述流体通口之间。

3.根据权利要求2所述的极板结构，其特征在于，所述流体通口围设于各所述活性区的外周；至少两个所述活性区沿所述基板的第一侧边方向依次分布且间隔设置，所述紧固孔分布于相邻两个所述活性区之间且位于相邻两个所述流体通口之间。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的极板结构，其特征在于，所述流体通口的数量为九个以上，包括至少三个燃料介质口、至少三个氧化介质口和至少三个冷却介质口。

5.根据权利要求4所述的极板结构，其特征在于，所述燃料介质口与所述氧化介质口沿所述基板的两个第一侧边交替分布，位于不同侧边的所述燃料介质口错位分布，位于不同侧边的所述氧化介质口错位分布；所述冷却介质口与所述活性区沿所述基板的第一侧边方向交替分布，且位于两个第一侧边之间。

6.根据权利要求5所述的极板结构，其特征在于，所述基板上还设置有分配区，所述分配区设于所述燃料介质口与所述活性区之间，或所述氧化介质口与所述活性区之间；

7.根据权利要求4所述的极板结构，其特征在于，所述流体通口的数量n为n＝6+3*(m-1)，其中，m为所述活性区的数量。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的极板结构，其特征在于，所述活性区的流道为折线流道、波浪线型流道、直线流道中的至少一种。

9.一种双极板，包括阳极板和阴极板，其特征在于，所述阳极板和所述阴极板均采用权利要求1-8中任一项所述的极板结构。

10.一种单电池，包括依次堆叠设置的阳极板、膜电极和阴极板，其特征在于，所述阳极板和所述阴极板均采用权利要求1-8中任一项所述的极板结构；所述膜电极设有至少六个流体通口和至少一个紧固孔，所述膜电极上的流体通口和紧固孔与权利要求1-8中任一项所述的极板结构的流体通口和紧固孔完全相同。

11.一种燃料电池电堆，其特征在于，包括权利要求9所述的双极板；或者，包括权利要求10所述的单电池；所述燃料电池电堆的紧固件穿过所述双极板或所述单电池的紧固孔。

12.根据权利要求11所述的燃料电池电堆，其特征在于，所述燃料电池电堆还包括绝缘套筒，所述绝缘套筒位于所述紧固孔中且套设于所述紧固件外。

13.一种车辆，其特征在于，包括权利要求11或12所述的燃料电池电堆。

技术总结本申请公开了一种极板结构、双极板、单电池、燃料电池电堆以及车辆，解决目前双极板流体通口的面积和活性面积均比较小的技术问题。极板结构包括基板，所述基板上设置有至少六个流体通口和至少两个活性区，所述流体通口围设于所述至少两个活性区的外周；所述基板的中部设有一个以上用于供紧固件穿过的紧固孔，至少一个所述紧固孔位于相邻两个所述活性区之间。该极板结构采用多活性区的结构设计，增加活性面积。并且流体通口布置于活性区的外围，能够利用基板的各个侧边的空间，增加流体通口的总面积。在基板的中部设置紧固孔供紧固件穿过，能够解决活性区域的中间部分在电堆装堆过程中的压装力不均匀的问题。技术研发人员：王手龙,吴康成,母宝生,王慧受保护的技术使用者：东风汽车集团股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14