本實(shí)用新型涉及一種自儲(chǔ)氫質(zhì)子交換膜燃料電池單元以及電池組件，屬于燃料電池領(lǐng)域，自儲(chǔ)氫質(zhì)子交換膜燃料電池單元，包括：儲(chǔ)氫腔體，用于存儲(chǔ)氫氣；氫氣流道，設(shè)于儲(chǔ)氫腔體上，用于將儲(chǔ)氫腔體內(nèi)容的氫氣傳遞至膜電極組件；膜電極組件，設(shè)于儲(chǔ)氫腔體的殼體上，膜電極組件的陽極側(cè)通過氫氣流道與儲(chǔ)氫腔體連通。本實(shí)用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)新穎，成本低，非常適合在小型便攜式質(zhì)子交換膜燃料電池中進(jìn)行應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種自儲(chǔ)氫質(zhì)子交換膜燃料電池單元以及電池組件，屬于新能源技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

作為一種重要的電化學(xué)發(fā)電裝置，燃料電池(Fuel Cell)由于其功率密度大、能量轉(zhuǎn)換效率高、環(huán)境親和等眾多優(yōu)勢(shì)，成為目前最受關(guān)注，發(fā)展最快的新能源技術(shù)之一。在這其中，質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）在常溫下即可運(yùn)行，并且發(fā)電過程中只產(chǎn)生純凈的水，對(duì)環(huán)境無污染，除了已經(jīng)成為下一世代汽車引擎的理想解決方案外，更可為便攜式設(shè)備提供電能，技術(shù)應(yīng)用前景廣闊，市場(chǎng)潛力巨大，各種各樣的PEMFC產(chǎn)品終將滲透到社會(huì)各行各業(yè)乃至普通家庭。實(shí)際上，便攜式質(zhì)子交換膜燃料電池單元已經(jīng)成為了燃料電池商業(yè)化應(yīng)用最近期的市場(chǎng)。

便攜式質(zhì)子交換膜燃料電池具有如下的特點(diǎn)：1）電池組小型化，可以簡化水熱管理的問題，因而電池結(jié)構(gòu)可以大幅簡化，有利于規(guī)模化生產(chǎn)，成本大幅降低。2）由于便攜的特性，燃料電池發(fā)電模塊和燃料氣供應(yīng)模塊需集成一體化，因此，應(yīng)用于大規(guī)模發(fā)電設(shè)備的燃料氣供應(yīng)系統(tǒng)如壓縮鋼瓶供氣，管道供氣不再適用，供氣模塊需要重新設(shè)計(jì)，適合便攜使用。3）安全性要高，作為便攜式應(yīng)用，燃料電池模塊中燃料氣總量必須控制在一定范圍之內(nèi)，防止出現(xiàn)氫氣大規(guī)模泄漏等危險(xiǎn)狀況。4）應(yīng)用廣泛，市場(chǎng)巨大。便攜式質(zhì)子交換膜燃料電池可以為軍事、個(gè)人、公共設(shè)施設(shè)備等提供持久使用電源。

目前，便攜式質(zhì)子交換膜燃料電池的應(yīng)用仍存在很多技術(shù)難點(diǎn)，阻礙了其大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用的進(jìn)程。其中有代表性的難點(diǎn)在于：1）安全性：主要是電池組件氫燃料的獲得，一般通過高壓氫瓶、碳?xì)浠衔镏卣突瘜W(xué)品分解方法，但這些都是大型的儲(chǔ)氫系統(tǒng)，只能定點(diǎn)配置；采用金屬氫化物分解得到氫氣的方法可以小型化從而進(jìn)行便攜式應(yīng)用，但是大部分金屬氫化物不穩(wěn)定，一旦出現(xiàn)熱失控或者落入水中，會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)瞬時(shí)放出大量氫氣，具有很大安全隱患。2）電池系統(tǒng)復(fù)雜，成本較高：平面板式電池堆的設(shè)計(jì)需要加入大量流場(chǎng)板和氣體擴(kuò)散層等配件，系統(tǒng)復(fù)雜，造成成本較高，并且一旦小型化，維護(hù)非常困難，通常一個(gè)單電池的失效就需要更換整個(gè)電池堆。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型解決上述第(1)和(2)個(gè)問題，提供一種具備自儲(chǔ)氫功能的管式質(zhì)子交換膜燃料電池單元，打破了傳統(tǒng)的燃料電池將反應(yīng)器和燃料氫供氣系統(tǒng)分開的設(shè)計(jì)，將氫氣儲(chǔ)存于燃料電池管內(nèi)部，只有當(dāng)氫氣不足后才進(jìn)行補(bǔ)加，實(shí)現(xiàn)了燃料供給外部設(shè)備的離線運(yùn)行，并且限制了便攜式設(shè)備一次獲取的燃料氫總量，安全性大幅提高，除此之外，管式燃料電池結(jié)構(gòu)簡單，易于維護(hù)，采用陣列設(shè)計(jì)，如果單根管式電池失效，只需替換該根電池即可，無需更換整體電池組。具體技術(shù)方案如下：

本實(shí)用新型的第一個(gè)方面，提供了：

一種自儲(chǔ)氫質(zhì)子交換膜燃料電池單元，包括：

儲(chǔ)氫腔體，用于存儲(chǔ)氫氣；

氫氣流道，設(shè)于儲(chǔ)氫腔體上，用于將儲(chǔ)氫腔體內(nèi)容的氫氣傳遞至膜電極組件；

膜電極組件，設(shè)于儲(chǔ)氫腔體的殼體上，膜電極組件的陽極側(cè)通過氫氣流道與儲(chǔ)氫腔體連通。

在一個(gè)實(shí)施方式中，還包括氫氣充放接口，連接于儲(chǔ)氫腔體，用于向儲(chǔ)氫腔體中供入或排出氫氣。

在一個(gè)實(shí)施方式中，儲(chǔ)氫腔體為管狀。

在一個(gè)實(shí)施方式中，儲(chǔ)氫腔體的長徑比為1:1～50:1。

在一個(gè)實(shí)施方式中，氫氣充放接口連接于儲(chǔ)氫腔體1的一端。