[發明專利]用于燃料電池堆的壓緊裝置

有效

• 申請號: 201680034496.1
• 申請日: 2016-06-13
• 公開（公告）號: CN107735895B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 大衛·邁爾斯;喬治·斯金納;愛默生·R·加拉格爾
• 申請（專利權）人: 百拉得動力系統公司
• 主分類號: H01M8/248
• 分類號: H01M8/248
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司 11204
• 代理人: 王達佐;王艷春

公開了一種燃料電池堆組件，包括：燃料電池堆，包括第一端板、第二端板以及介于第一端板和第二端板之間的多個燃料電池；以及壓緊帶，壓緊帶在燃料電池堆的每個面上在燃料電池堆的堆疊方向上沿著燃料電池堆的第一面并還沿著燃料電池堆的相對的第二面以至少兩個道次朝向第二端板推壓第一端板，由此在燃料電池堆中的多個燃料電池上施加壓緊力。

技術領域

本公開涉及一種燃料電池堆組件，并且更具體地,涉及一種由一個或多個壓緊帶壓緊的燃料電池堆組件。

背景技術

燃料電池將燃料和氧化劑轉化為電和反應產物。固體聚合物電化學燃料電池通常使用膜電極組件(MEA)，膜電極組件包括設置在兩個電極(該兩個電極包括多孔導電板材)之間的聚合物電解質膜(PEM)(或離子交換膜)以及設置在每個膜/電極層界面處以誘導期望的電化學反應的電催化劑。

在典型的燃料電池中，MEA設置在兩個導電隔板或流體流場板之間。流體流場板具有形成在其中的至少一個流動通道，以將燃料和氧化劑引導到相應的電極，即燃料側的陽極和氧化劑側的陰極。在單個電池布置中，在每個陽極側和陰極側設置流體流場板。這些板也用作集電器并為電極提供機械支撐。

兩個或更多個燃料電池可以串聯連接在一起以形成燃料電池堆而增加組件的總電壓。在燃料電池堆中，給定板的一側用作一個電池的陽極板，而該板的另一側可用作相鄰電池的陰極板。

燃料電池堆通常還包括用于分別將燃料和氧化劑引導至陽極和陰極流場通道的歧管和入口端口。燃料電池堆通常還包括歧管和入口端口，以用于將冷卻劑流體引導到燃料電池堆內的內部通道以吸收由燃料電池中的放熱反應產生的熱。燃料電池堆通常還包括用于排出未反應的燃料和氧化劑氣體的排放歧管和出口端口以及用于使冷卻劑流離開燃料電池堆的排放歧管和出口端口。

通常，燃料電池堆是被液體冷卻的或空氣冷卻的。在液體冷卻式電池堆中，液體(通常是水或水和乙二醇的混合物)是循環通過電池堆以控制其溫度的冷卻介質。燃料和氧化劑(諸如空氣)在相對較高的壓力下被提供。燃料通常由具有壓力調節器的高壓罐提供，而空氣通過空氣壓縮機提供。然而，在空氣冷卻式電池堆中，空氣同時用作反應氣體以及冷卻介質。空氣冷卻式電池堆的一個優點是空氣以較低的壓力由供氣扇而不是高壓壓縮機供應，這消除了對壓縮機和單獨的冷卻系統的需要。為了對空氣冷卻式電池堆中的燃料電池堆進行冷卻，空氣流量需要比液體冷卻式系統高得多，這必然導致非常大的空氣流動通道穿過燃料電池。如圖1所示，典型的空氣冷卻式電池堆10(例如由Ballard Power Systems提供的-1020ACS燃料電池堆)具有敞開式陰極設計，這意味著大的空氣通道2敞開到周圍環境而不是如傳統液體冷卻式燃料電池堆設計那樣密閉地密封。

在傳統的燃料電池堆組件設計中，諸如，例如在US 3,134,697、US 3,297,490、US4,057,479、US 4,214,969和US 4,478,917中描述和說明的那些設計中，組成每個傳統燃料電池組件的板被拉桿壓緊并保持在其組裝狀態下。拉桿延伸穿過形成在電池堆端板的周邊邊緣部分中的孔，并且具有相關聯的螺母或其他緊固裝置，以將拉桿組裝到電池堆組件并且將燃料電池堆組件的端板朝向彼此壓緊。通常，拉桿是外部的；也就是說，它們不延伸穿過燃料電池隔板或流場板。在傳統設計中將拉桿用在周邊邊緣位置的一個原因是為了避免在燃料電池的中央電化學活性部分中引入開口。