[發明專利]多電池電信號處理雙極板特征

有效

• 申請號: 201010162735.6
• 申請日: 2010-04-09
• 公開（公告）號: CN101859907A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: J·A·洛克;J·D·威廉斯
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作公司
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 范曉斌;曹若

技術領域

本發明總體上涉及使用一個電路板處理來自于多個燃料電池的電信號的系統和方法，且更具體地涉及使用一個電路板處理來自于多個燃料電池的電信號的系統和方法，其中，所述電路板被連接到導電可壓縮連接器或者通過板接觸器直接連接到雙極板。

背景技術

氫是非常有吸引力的燃料，因為氫是清潔的且能夠用于在燃料電池中有效地產生電力。氫燃料電池是電化學裝置，包括陽極和陰極，電解質在陽極和陰極之間。陽極接收氫氣且陰極接收氧或空氣。氫氣在陽極側催化劑中分解以產生自由質子和電子。質子穿過電解質到達陰極。質子與陰極側催化劑中的氧和電子反應產生水。來自于陽極的電子不能穿過電解質，且因而被引導通過負載，以在輸送至陰極之前做功。

質子交換膜燃料電池(PEMFC)是車輛的普遍燃料電池。PEMFC通常包括固體聚合物電解質質子傳導膜，如全氟磺酸膜。陽極和陰極電極(催化劑層)通常包括細分的催化劑顆粒，通常是鉑(Pt)，所述催化劑顆粒支承在碳顆粒上且與離聚物混合。催化劑混合物沉積在膜的相對側上。陽極催化劑混合物、陰極催化劑混合物和膜的組合限定了膜電極組件(MEA)。每個MEA通常夾在兩片多孔材料(即，氣體擴散層(GDL))之間，所述多孔材料保護膜的機械整體性且有助于一致的反應物和濕度分配。將陽極和陰極流分開的MEA的部分稱為活性區域，且僅在該區域中，水蒸汽能夠在陽極和陰極之間自由交換。MEA的制造相對昂貴且需要某些濕度條件以有效操作。

燃料電池通常包括多個導電單極板和雙極板，所述單極板和雙極板與多個MEA、電極、密封墊、密封件和氣體擴散介質(也稱為“紡織品”)交替地組裝(堆疊)。多個燃料電池通常被組合成燃料電池堆以產生期望功率。例如，車輛的典型燃料電池堆可以具有兩百或更多堆疊的燃料電池。燃料電池堆接收陰極輸入反應物氣體，通常是由壓縮機強制通過燃料電池堆的空氣流。不是所有的氧都由燃料電池堆消耗，且一些空氣作為陰極廢氣輸出，所述陰極廢氣可以包括作為反應副產物的水。燃料電池堆也接收流入燃料電池堆的陽極側的陽極氫反應物氣體。所述燃料電池堆還包括冷卻流體流經的流動通道。

燃料電池堆包括位于燃料電池堆中多個MEA之間的一系列雙極板(隔板)，其中，雙極板和MEA設置在兩個端板之間。雙極板包括用于燃料電池堆中的相鄰燃料電池的陽極側和陰極例流分配器(流場)。陽極氣體流動通道設置在雙極板的陽極側上，且允許陽極反應物氣體流向相應MEA。陰極氣體流動通道設置在雙極板的陰極側上，且允許陰極反應物氣體流向相應MEA。一個端板包括陽極氣體流動通道，另一個端板包括陰極氣體流動通道。雙極板和端板由導電材料制成，如不銹鋼或導電復合物。在堆疊之后，這些部件通常在壓縮下進行設置以使得接觸電阻最小化并使密封件封閉。端板將燃料電池產生的電傳導到燃料電池堆之外。雙極板還包括冷卻流體流經的流動通道。

本領域已知處理來自于燃料電池系統中的某些板的電信號以確定燃料電池堆是否恰當地工作且執行電池-電池短路，如本領域技術人員已知的那樣。通常，由于與監測每個電池相關的成本，每隔一個電池進行電信號處理。另外，可能難以在處理每個電池的電信號可用的空間中提供必要的部件。本領域需要處理來自于每個電池的電信號，同時使得與其有關的成本和空間要求最小化。

發明內容

根據本發明的教導，公開了用于處理來自于燃料電池系統中的多個燃料電池的電信號的系統和方法。所述多個燃料電池的組(例如，五個雙極板)被電聯接到可壓縮連接器或電路板，其中，一些雙極板具有用于提供至所述可壓縮連接器或電路板的電接觸的板接觸器。所述系統允許使用更少的電氣部件來處理每個電池的電信號，從而減少所需空間量和與其有關的成本。

方案1：一種用于燃料電池堆的電信號處理系統，所述系統包括：

多個燃料電池堆；

多個雙極板，每個雙極板包括板接觸器，且所述雙極板中的至少兩個包括連接器凹部；

至少一個導電可壓縮連接器，所述至少一個導電可壓縮連接器在板接觸器或連接器凹部處電聯接到所述多個雙極板；和

至少一個電路板，所述至少一個電路板電聯接到所述至少一個導電可壓縮連接器，其中，所述至少一個電路板處理來自于與所述導電可壓縮連接器電連通的所述多個雙極板的電信號。

方案2：根據方案1所述的系統，其中，所述板接觸器被壓印和成形以在導電可壓縮連接器上的具體位置處與導電可壓縮連接器電接觸。

方案3：根據方案1所述的系統，其中，所述導電可壓縮連接器是具有導電金屬絲的彈性體、交替的導電和不導電彈性體疊層、或其組合。