[發明專利]燃料電池堆

無效

• 申請號: 200810089369.9
• 申請日: 2008-04-15
• 公開（公告）號: CN101315987A
• 公開（公告）日: 2008-12-03
• 發明（設計）人: 徐晙源
• 申請（專利權）人: 三星SDI株式會社
• 主分類號: H01M8/24
• 分類號: H01M8/24;H01M8/02;H01M8/10
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司
• 代理人: 陸弋;朱登河

技術領域

本發明涉及一種燃料電池，并且更具體地說，涉及一種具有改進的固定結構的燃料電池堆。

背景技術

燃料電池從燃料的氧化反應和氧化劑氣體的還原反應中產生電能。根據所使用的燃料的類型，燃料電池在廣義上可以分為聚合物電解質膜燃料電池和直接氧化膜燃料電池。

聚合物電解質膜燃料電池接收從液體或氣體燃料中重整的重整氣體和諸如空氣的氧化劑氣體。聚合物電解質膜燃料電池從重整氣體的氧化反應和氧化劑氣體的還原反應中產生電能。與直接氧化膜燃料電池相比，聚合物電解質膜燃料電池具有較好的輸出特性，并且可以在相對較低的溫度下工作。另外，聚合物電解質膜燃料電池具有快速的啟動和響應特性。因此，聚合物電解質膜燃料電池被廣泛地調查以用作車輛的電源、建筑物的可分配電源和電子設備的小型電源。

直接氧化燃料電池接收液體燃料和氧化劑氣體(例如空氣)，并通過燃料的氧化反應和氧化劑氣體的還原反應產生電能。直接氧化燃料電池包括發電機，其作為產生電能的主要單元。所述發電機包括膜電極組件(MEA)、布置在所述MEA的橫向側面的隔板和形成在所述MEA的邊緣部分從而密封一對MEA之間的空間的襯墊。另外，多個發生器連續地排列以形成堆。

燃料電池堆的每個發電機具有通常為矩形的平面形狀。所述燃料電池堆可能具有與所述發電機嚙合的緊固件，并且所述緊固件通常位于所述矩形平面形狀的每個拐角。

為了充分地發揮功能，由于所述水平長度遠大于垂直長度，傳統的燃料電池堆在拐角處需要由所述緊固件給予的很大的張力。然而，即使利用多個緊固件，只在拐角處提供張力可能是不足的，并且相應地，所述燃料電池堆的電力輸出可能惡化。

在該背景部分公開的上述信息只用于增強對該發明背景的理解，因此可能包含不構成本領域普通人員所公知的現有技術的信息。

發明內容

根據一個示例性實施例，燃料電池堆具有發電機，所述發電機包括至少一個在一對具有一定長度和一定寬度的對立端板之間的單元電池，其中所述端板的長度與所述端板的寬度的縱橫比在大約1至大約4之間。中心緊固件通過所述端板的大致中心區域穿透所述發電機，并且多個邊緣緊固件通過所述端板的大致外圍區域穿透所述發電機。所述中心緊固件和所述多個邊緣緊固件適于一起擠壓所述端板。

在螺栓被用作緊固件的情況下，中心緊固件扭矩與邊緣緊固件扭矩的扭矩比可以在大約1.5至5之間。在本發明一個示例性實施例中，所述中心緊固件和所述多個邊緣緊固件各自包括用于穿透所述發電機的螺栓和用于將所述螺栓固定在所述發電機的螺母。中心緊固件的直徑可以大于邊緣緊固件的直徑。

附圖說明

圖1是根據本發明示例性實施例的燃料電池堆的分解透視圖。

圖2是圖1的隔板的透視圖。

圖3是圖2的隔板的頂視圖。

圖4是示出圖1的堆的縱橫比與扭矩嚙合力之間的相互關系的圖。

圖5示出了在燃料電池堆的縱橫比大約為3時，緊固件嚙合力的測試結果。

具體實施方式

在下文中，將參見示出本發明示例性實施例的附圖更完整地描述本發明的實施例。如本領域技術人員將意識到的，可以以各種方式修改所描述的實施例，而不脫離本發明的精神或保護范圍。

如圖1所示，根據本發明示例性實施例的燃料電池堆100包括：發電機110，其接收燃料和氧化劑氣體，并從燃料的氧化反應和氧化劑氣體的還原反應中產生電能。在這種情況下，諸如甲醇或乙醇的含酒精燃料可以用作燃料，空氣可以用作氧化劑氣體。然而，燃料和氧化劑氣體并不局限于在這里特別描述的，并且本領域普通技術人員將認知到可以使用其它燃料和氧化劑氣體。發電機110發電，并且也被稱為單元電池。燃料電池堆100為包括順序排列的發電機110的組件。另外，燃料電池堆110進一步包括夾住發電機組件的端板150和至少一個使發電機110和端板150嚙合在一起的緊固件160。

每個發電機110包括膜電極組件(MEA)130和分別設置在MEA?130的兩側的第一隔板120和第二隔板140。MEA?130具有附在聚合物電解質膜的各側的陰極和陽極。陽極進行燃料的氧化反應，并將燃料分為電子和質子。另外，聚合物電解質膜將質子移動到陰極，并進行質子與氧化劑氣體的還原反應。

在一個示例性實施例中，第一隔板120和第二隔板140為平板。第一隔板120可以為陰極隔離板，其具有面向MEA?130陰極的通道。第二隔板140可以為陽極隔離板，其具有面向MEA?130陽極的通道。第一隔板120和第二隔板140具有大致相同的形狀和結構，因此將只描述第二隔板140。