本發(fā)明涉及燃料電池，具體涉及一種膜電極、電堆、車輛。

背景技術(shù)：

1、燃料電池堆是將雙極板和膜電極按順序依次疊加裝到已裝好的結(jié)構(gòu)件(端板、集流板、絕緣板等件)上組裝后的成品，裝堆時(shí)會(huì)使用壓機(jī)通過端板對(duì)電堆施加一定的壓力，對(duì)電堆進(jìn)行壓縮，保證氣密性及性能。

2、現(xiàn)有技術(shù)方案只對(duì)壓堆時(shí)密封及雙極板分配區(qū)、活性區(qū)、密封區(qū)的受力均一性進(jìn)行了考慮，但并未考慮極板過橋區(qū)受力分配不均勻會(huì)導(dǎo)致塑性變形的潛在風(fēng)險(xiǎn)及膜電極邊框受力變形后接觸面積降低，局部接觸應(yīng)力過大導(dǎo)致邊框開裂引起密封失效的風(fēng)險(xiǎn)；參照圖1和圖2，隨著技術(shù)發(fā)展，金屬雙極板的基材厚度越來越薄，力分配不均勻?qū)е赂菀装l(fā)生塑性變形。

3、由圖1可看出，電堆裝配時(shí)極板受力并非均勻的，圖示左側(cè)區(qū)域?yàn)閷?duì)位區(qū)域，受力呈豎直分布，右側(cè)區(qū)域?yàn)殄e(cuò)位區(qū)域，受力呈“z”型受力，這種受力會(huì)導(dǎo)致極板局部塑性變形，錯(cuò)位區(qū)域的仿真結(jié)果見圖2。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種對(duì)電堆裝堆力一致性提升、有效解決極板變形及邊框受力變形開裂引起密封失效的風(fēng)險(xiǎn)的膜電極、電堆、車輛。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的第一種技術(shù)方案為：

3、一種膜電極，包括本體和邊框，所述本體設(shè)置在邊框上，所述邊框非設(shè)置本體處開設(shè)有多個(gè)通道，所述通道與本體之間設(shè)置有過橋區(qū)域；

4、所述過橋區(qū)域的進(jìn)行加厚處理，所述加厚的厚度h計(jì)算公式為：

5、h＝[a/2+b+c*(1-d)-e]*f

6、其中，a為膜電極的質(zhì)子交換膜厚度；b為膜電極單側(cè)催化劑厚度；c為膜電極單側(cè)碳紙厚度；d為膜電極碳紙壓縮率；e為膜電極邊框的單側(cè)厚度；f為安全系數(shù)。

7、優(yōu)選地，所述d選值為25％。

8、優(yōu)選地，所述f選值為0.5～0.7；

9、優(yōu)選地，所述加厚處理為過橋區(qū)域單側(cè)的加厚厚度。

10、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的第二種技術(shù)方案為：

11、一種電堆，包括上述的膜電極。

12、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的第三種技術(shù)方案為：

13、一種電堆，包括交錯(cuò)設(shè)置的雙極板和膜電極；所述膜電極包括本體和邊框，所述邊框非設(shè)置本體處開設(shè)有多個(gè)通道，所述通道與本體之間設(shè)置有過橋區(qū)域；

14、所述過橋區(qū)域的兩側(cè)面上分別具有墊片，所述墊片的厚度h計(jì)算公式為：

15、h＝[a/2+b+c*(1-d)-e]*f

16、其中，a為膜電極的質(zhì)子交換膜厚度；b為膜電極單側(cè)催化劑厚度；c為膜電極單側(cè)碳紙厚度；d為膜電極碳紙壓縮率；e為膜電極邊框的單側(cè)厚度；f為安全系數(shù)。

17、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的第四種技術(shù)方案為：

18、一種電堆，包括交錯(cuò)設(shè)置的雙極板和膜電極；所述膜電極包括本體和邊框，所述邊框非設(shè)置本體處開設(shè)有多個(gè)通道，所述通道與本體之間設(shè)置有過橋區(qū)域；

19、與所述過橋區(qū)域?qū)?yīng)的雙極板兩側(cè)面上分別具有抬高部，所述抬高部的高度h計(jì)算公式為：

20、h＝[a/2+b+c*(1-d)-e]*f

21、其中，a為膜電極的質(zhì)子交換膜厚度；b為膜電極單側(cè)催化劑厚度；c為膜電極單側(cè)碳紙厚度；d為膜電極碳紙壓縮率；e為膜電極邊框的單側(cè)厚度；f為安全系數(shù)。

22、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的第五種技術(shù)方案為：

23、一種車輛，包括上述的電堆。

24、本發(fā)明的有益效果在于：通過對(duì)過橋區(qū)域的局部結(jié)構(gòu)調(diào)整進(jìn)而保證支撐效果，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電堆裝堆力一致性提升、有效解決極板容易變形及邊框受力變形開裂引起密封失效的風(fēng)險(xiǎn)，通過加厚，減少變形量，進(jìn)而提升力學(xué)性能，延長使用壽命，克服了現(xiàn)有技術(shù)中極板受力快速塑性變形的風(fēng)險(xiǎn)；且膜電極邊框受力變形后接觸面積降低，局部接觸應(yīng)力過大導(dǎo)致邊框開裂引起密封失效的風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種膜電極，其特征在于，包括本體和邊框，所述本體設(shè)置在邊框上，所述邊框非設(shè)置本體處開設(shè)有多個(gè)通道，所述通道與本體之間設(shè)置有過橋區(qū)域；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜電極，其特征在于，所述d選值為25％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜電極，其特征在于，所述f選值為0.5～0.7。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜電極，其特征在于，所述加厚處理為過橋區(qū)域單側(cè)的加厚厚度。

5.一種電堆，其特征在于，包括權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的膜電極。

6.一種電堆，其特征在于，包括交錯(cuò)設(shè)置的雙極板和膜電極；所述膜電極包括本體和邊框，所述邊框非設(shè)置本體處開設(shè)有多個(gè)通道，所述通道與本體之間設(shè)置有過橋區(qū)域；

7.一種電堆，其特征在于，包括交錯(cuò)設(shè)置的雙極板和膜電極；所述膜電極包括本體和邊框，所述邊框非設(shè)置本體處開設(shè)有多個(gè)通道，所述通道與本體之間設(shè)置有過橋區(qū)域；

8.一種車輛，其特征在于，包括權(quán)利要求5-7任意一項(xiàng)所述的電堆。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種膜電極、電堆、車輛，所述膜電極包括本體和邊框，所述本體設(shè)置在邊框上，所述邊框非設(shè)置本體處開設(shè)有多個(gè)通道，所述通道與本體之間設(shè)置有過橋區(qū)域；所述過橋區(qū)域的進(jìn)行加厚處理；本發(fā)明通過對(duì)過橋區(qū)域的局部結(jié)構(gòu)調(diào)整進(jìn)而保證支撐效果，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電堆裝堆力一致性提升、有效解決極板容易變形及邊框受力變形開裂引起密封失效的風(fēng)險(xiǎn)，通過加厚，減少變形量，進(jìn)而提升力學(xué)性能，延長使用壽命，克服了現(xiàn)有技術(shù)中極板受力快速塑性變形的風(fēng)險(xiǎn)；且膜電極邊框受力變形后接觸面積降低，局部接觸應(yīng)力過大導(dǎo)致邊框開裂引起密封失效的風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：鄧景聰,張宇航,徐云飛,張躍,張強(qiáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京億華通科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6