[發(fā)明專利]用于燃料電池堆的殼體組件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210236793.8
• 申請日: 2012-07-10
• 公開（公告）號: CN102881935A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: U.漢內(nèi)森
• 申請（專利權(quán)）人: 貝倫諾斯清潔電力控股有限公司
• 主分類號: H01M8/24
• 分類號: H01M8/24
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 姜云霞;傅永霄

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池設(shè)計，并且具體涉及適用于容納彼此堆疊的多塊燃料電池的殼體。

背景技術(shù)

通過電化學(xué)電池即可將反應(yīng)物例如氫氣流和氧氣流轉(zhuǎn)化為電力和水。例如對于聚合物電解質(zhì)燃料電池設(shè)計來說，電解質(zhì)膜通常被置于陽極和陰極之間以構(gòu)成膜電極組件(MEA)。由于單塊燃料電池只能提供相當(dāng)有限的最大電壓，因此通常要將預(yù)定數(shù)量的燃料電池彼此堆疊或彼此并排以構(gòu)成燃料電池堆，其中相鄰設(shè)置的燃料電池串聯(lián)地電接觸。

對于質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)以及對于其他的燃料電池設(shè)計來說，在使用氣體反應(yīng)物時必需要精確控制堆內(nèi)的氣體流量。為了提供氣密的密封，充分地配備有密封元件的燃料電池堆通常例如通過設(shè)置在燃料電池堆相對端的經(jīng)由拉伸螺栓彼此直接互連的兩塊端板而被沿著堆疊的方向壓縮。

但是，這樣的燃料電池設(shè)計由于各種燃料電池、MEA、密封元件和分離構(gòu)件可能會在垂直于堆疊方向的平面內(nèi)扭曲而相當(dāng)?shù)仉y以組裝。同樣地，整個燃料電池堆在使用中也可能很容易受到扭轉(zhuǎn)力的影響。

從文獻(xiàn)EP1936729A1中可以獲知一種用于燃料電池堆的外殼。其中，堆體被容納在包括端板的外殼內(nèi)。外殼還包括設(shè)置在堆體側(cè)面上的多塊獨(dú)立的側(cè)板。端板和側(cè)板通過連接銷相連，其中每一塊側(cè)板都具有適用于容納連接銷的多個獨(dú)立的連接部分。實際上，端板之間的拉力必需通過多個連接銷和對應(yīng)的連接部分傳輸，這就可能會構(gòu)成在使用時要承受相當(dāng)大點負(fù)荷的弱化點。而且，端板和側(cè)板的彼此互連也相當(dāng)費(fèi)力。同樣，側(cè)板的互連進(jìn)一步需要在相應(yīng)的角部區(qū)域內(nèi)單獨(dú)組裝角型材。

因此本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種增強(qiáng)了穩(wěn)定性特別是克服了扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的殼體組件。而且，殼體組件的組裝應(yīng)該容易并且直觀。殼體組件應(yīng)該耐用、堅固和重量輕并且還要在生產(chǎn)和組裝方面有成本效益。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種用于至少兩塊燃料電池、優(yōu)選地用于由彼此堆疊在一起的幾十塊或者甚至是上百塊個體燃料電池構(gòu)成的燃料電池堆的殼體組件。殼體組件包括沿軸向(z)延伸并且適用于側(cè)向包圍沿軸向彼此堆疊的至少兩塊燃料電池的中空型材狀主體。殼體組件進(jìn)一步包括緊固機(jī)構(gòu)以將主體與適用于支撐至少兩塊燃料電池的至少一塊端板互連。

通過提供中空型材狀主體，構(gòu)成用于燃料電池堆的封閉外殼所需的部件數(shù)量顯著減少為中空型材主體以及適用于在已將多塊燃料電池設(shè)置在所述主體內(nèi)之后封閉所述主體以構(gòu)成相應(yīng)的燃料電池堆的至少一塊端板。中空型材狀主體可以包括某種管狀或柱狀的形狀并且可以具有適用于支撐在其中堆疊的燃料電池的封閉底面。通過緊固機(jī)構(gòu)即可封閉型材主體的頂端，目的是為了提供用于燃料電池堆的基本封閉的外殼構(gòu)件。

通過擁有單個中空型材狀主體，殼體組件僅包括單個側(cè)壁元件以構(gòu)成用于燃料電池堆的側(cè)向外殼。因此，就不必再互連例如EP1936729A1中所述的各個側(cè)壁部分。而且，用于互連至少一塊端板和中空型材狀主體的組裝過程也變得更加簡單并且因此耗時更少。

根據(jù)優(yōu)選實施例，主體適用于在設(shè)于主體相對軸向端部的兩塊端板之間傳輸軸向指向的拉力或壓縮力。所以，型材主體不僅為堆疊在其中的燃料電池提供了保護(hù)性結(jié)構(gòu)，而且還用于在相對設(shè)置的端板之間傳輸拉力或壓縮力，目的是為了建立和保持延伸穿過堆的氣流通道的氣密密封。因此，中空型材狀主體也可以取代和替換通常延伸在燃料電池堆相對設(shè)置的端板之間的拉伸螺栓的功能性。

通過擁有基本側(cè)向的封閉中空主體，整個燃料電池堆就能夠克服側(cè)向和軸向負(fù)荷而有效地得以穩(wěn)定。

在進(jìn)一步優(yōu)選的應(yīng)用中，第一端板被完全插入中空主體內(nèi)并且包括側(cè)向向外延伸的支承構(gòu)件，支承構(gòu)件適用于與主體第一軸向端的側(cè)向向內(nèi)延伸的對應(yīng)形狀的反支承構(gòu)件相配合。通過將端板完全插入主體內(nèi)，端板就至少被主體沿周向包圍。但是，端板可以從主體的軸向端至少部分地凸出。通過在端板以及在主體面向內(nèi)的側(cè)壁上設(shè)置互相對應(yīng)的支承構(gòu)件和反支承構(gòu)件，就可以為端板提供相對于主體的軸向止擋件或支承。

通過在第一端板和主體之間擁有這樣的單向?qū)雍椭箵豕δ?，例如作用在端板上的方向向下的軸向作用力就能夠通過互相對應(yīng)的支承構(gòu)件而被完全傳輸至主體。因此不需要附加或單獨(dú)的緊固裝置以將第一端板相對于周圍的主體固定。