[發明專利]一種適用于車用的燃料電池電堆

無效

• 申請號: 201310653723.7
• 申請日: 2013-12-05
• 公開（公告）號: CN103633345A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 付宇;侯中軍;李秋紅;孫基文;竇永香
• 申請（專利權）人: 新源動力股份有限公司
• 主分類號: H01M8/02
• 分類號: H01M8/02;H01M8/24
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 梁科穎;李洪福

技術領域

本發明屬于燃料電池技術領域，尤其涉及車用質子交換膜燃料電池電堆。

背景技術

燃料電池通常是將多節單池壓緊組裝成電堆，單池之間通過膠線密封。在實際應用中，受電堆部件加工水平、組裝力衰減以及密封材料自身的阻氣性能的影響，電堆無法保證完全密封，尤其是無法保證燃料氣氫氣的完全密封。因此，燃料電池在車用時，在電堆本體與電堆封裝之間的空間內存在電堆外漏氫氣的累積。如果氫氣濃度達到或超過4%，則有爆炸危險，嚴重威脅人身安全。因此，必須對電堆外漏的氫氣進行處理。

目前常用的方式主要有兩種。一種是在電堆封裝面上嵌入一個小型的防爆風扇，將電堆封裝內的氫氣排出。風扇電源來自電堆或整車系統。其缺點是：1）增加了系統部件，進而降低了系統可靠性（風扇可能發生故障，進而導致排氫失效造成安全隱患）；2）同時也增加了成本；3）需要電堆與封裝間空間的完美設計，保證引入氣體的流動不留死角、不出現短路、能夠完全排出封裝，實際效果難以保證；4）空氣腔帶出的濕氣冷凝成液滴在電堆封裝下部積累，對電堆絕緣產生威脅。另一種方法是從電堆的空氣供應管路分流出一部分空氣，對封裝內部的氫氣進行吹掃和稀釋，其缺點是：1）消耗了一部分空氣，造成空氣利用率的降低；2）引入的通常是較高溫度的空氣，會提升電堆溫度，增加整車散熱負荷；3）需要電堆與封裝間空間的完美設計，保證引入氣體的流動不留死角、不出現短路、能夠完全排出封裝，實際效果難以保證；4）引氣管占用了汽車空間，氣管與封裝間的接口增加了封裝難度；5）空氣腔帶出的濕氣冷凝成液滴在電堆封裝下部積累，對電堆絕緣產生威脅。

中國專利CN101853949A公開了一種風散熱的車用燃料電池：這種燃料電池電堆外封裝的外表面帶有散熱片，外封裝內表面貼有導熱橡膠。它的缺點是：散熱片增大了電堆體積，增加了系統的復雜性，實際車用的可能性很小。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提出以下技術方案：一種適用于車用的燃料電池電堆，包括殼體內封裝的燃料電池，它的特點是：在殼體上最高點處設有開口ⅰ，在該開口ⅰ上布有防水透氣膜；在殼體的最低點處設有開口ⅱ，在該開口ⅱ上布有透水膜。

采取了上述技術方案的適用于車用的燃料電池電堆，實現的有益效果是：可以高效排出封裝內部的外漏氫氣和液態水，保證安全；不需對電堆與封裝之間進行復雜的氣體流道設計，方便、低成本，提高了系統可靠性；不需額外增加系統部件、不額外占據空間、不額外消耗反應氣體。

附圖說明

圖1為本發明一種適用于車用的燃料電池電堆結構示意圖

圖中：1.殼體；2.燃料電池；3.防水透氣膜；4.透水膜

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步具體詳細說明：

用于車用的燃料電池電堆，包括有封裝的燃料電池2的殼體1上存在一個最高點和一個最低點，在這兩點處開孔。最高點的孔上布有防水透氣膜3，因為氫氣密度最小，總是上升到最高點，這樣可以把電堆外漏的氫氣排出殼體1外。同時為了防止外界的水滴進入殼體1影響電堆絕緣，在最低點的孔處布有透水膜4，殼體1內部的冷凝液滴可以透過透水膜4，流到殼體1外而不產生累積。

本例中，殼體1的外部尺寸600mm×600mm×600mm的車用燃料電池電堆，殼體1的上部有2mm×10mm×600mm的凸起，均布有10片Φ8mm的防水透氣膜；而殼體的下部有2mm×10mm×60mm的凹陷，均布有3片Φ8mm的透水膜。