[實(shí)用新型]一種燃料電池電堆

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201922283196.0
• 申請日: 2019-12-18
• 公開（公告）號: CN211295270U
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧榮鑫;王聰康;徐文杰;徐加忠;丁鋒;張振宇
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州弗爾賽能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M8/0258
• 分類號: H01M8/0258;H01M8/0263;H01M8/0265;H01M8/0267;H01M8/0276;H01M8/2465
• 代理公司: 蘇州睿昊知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32277
• 代理人: 馬小慧

本申請?zhí)峁┝艘环N燃料電池電堆，所述的燃料電池電堆包括前端板、后端板、設(shè)于前端板和后端板之間的一組或多組單體燃料電池，所述的單體燃料電池包括陰極雙極板、陽極雙極板、設(shè)于陰極雙極板和陽極雙極板之間的膜電極。本申請的燃料電池電堆，通過對雙極板流場設(shè)計(jì)、端板結(jié)構(gòu)以及管接頭的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)流量分配均勻性的要求，從而提升燃料電池的性能特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種燃料電池電堆。

背景技術(shù)

質(zhì)子交換膜燃料電池是一種新型電源，其利用氫氣、氧氣作為反應(yīng)物，產(chǎn)生電、熱、水。由于不受卡諾循環(huán)的限制，且反應(yīng)排放物為水，質(zhì)子交換膜燃料電池具有能量轉(zhuǎn)化效率高、環(huán)境友好等特點(diǎn)。

質(zhì)子交換膜燃料電池由多個(gè)單體燃料電池層疊而成。其中單體燃料電池包括陽極雙極板、陰極雙極板以及夾在兩雙極板之間的膜電極構(gòu)成，膜電極包括陽極催化劑、質(zhì)子交換膜以及陰極催化劑，通常膜電極與陽極雙極板以及膜電極與陰極雙極板之間還設(shè)置有氣體擴(kuò)散層，使反應(yīng)氣體盡可能均勻地?cái)U(kuò)散在膜電極兩側(cè)。

授權(quán)公布號為CN106711472A的中國發(fā)明專利中公布了一種雙極板結(jié)構(gòu)，通過設(shè)計(jì)燃料流道的入口截面積大于出口截面積，從而增加燃料腔內(nèi)的氣體濃度均勻性，從而提高膜電極催化劑的利用率。

授權(quán)公布號為CN105762367B的中國發(fā)明專利中公布了一種雙極板蛇形流道，通過對蛇形流道的優(yōu)化設(shè)計(jì)促進(jìn)電極軸向傳質(zhì)，提高燃料電池性能。

現(xiàn)階段對燃料電池流道的優(yōu)化設(shè)計(jì)主要是針對雙極板流道結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，很少涉及燃料電池電堆整體的流道分布優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容

本申請要解決的技術(shù)問題是提供一種燃料電池電堆。

為了解決上述技術(shù)問題，本申請?zhí)峁┝艘环N燃料電池電堆，所述的燃料電池電堆包括前端板、后端板、設(shè)于前端板和后端板之間的一組或多組單體燃料電池，所述的單體燃料電池包括陰極雙極板、陽極雙極板、設(shè)于陰極雙極板和陽極雙極板之間的膜電極，

所述的陰極雙極板的與膜電極相對的表面設(shè)置有空氣流場，在空氣流場背面設(shè)有冷卻水流場，所述的陽極雙極板的與膜電極相對的表面設(shè)置有氫氣流場，所述的陰極雙極板、陽極雙極板及膜電極的上端均設(shè)置有與空氣流場相連通的空氣共享通道的進(jìn)口、與氫氣流場相連通的氫氣共享通道的進(jìn)口、與冷卻水流場相連通的冷卻液共享通道的出口，所述的陰極雙極板、陽極雙極板及膜電極的下端設(shè)置有與空氣流場相連通的空氣共享通道的出口、與氫氣流場相連通的氫氣共享通道的出口、與冷卻水流場相連通的冷卻液共享通道的進(jìn)口，所述的空氣流場包括兩個(gè)或多個(gè)空氣子流場，每個(gè)所述的空氣子流場的上端對應(yīng)一個(gè)空氣共享通道的進(jìn)口，每個(gè)所述的空氣子流場的下端對應(yīng)一個(gè)空氣共享通道的出口。

優(yōu)選地，所述的空氣流場和氫氣流場為漸變流道，從流場的入口至出口臺階式漸變或平滑式漸變。

優(yōu)選地，所述的空氣子流場與所述的氫氣流場為蛇形流道。

優(yōu)選地，所述的陰極雙極板與所述的膜電極之間設(shè)置有一圈空氣側(cè)的密封圈，所述的陽極雙極板與所述的膜電極之間設(shè)置有一圈氫氣側(cè)的密封圈，所述的燃料電池電堆還包括多個(gè)固定螺桿，固定螺桿穿過所述的前端板和后端板將所述的單體燃料電池固定在前端板和后端板之間，所述的密封圈邊緣外形成多個(gè)半包圍區(qū)，所述的固定螺桿穿過該半包圍區(qū)，所述的密封圈對經(jīng)過該半包圍區(qū)的固定螺桿形成至少180度的半包圍。

優(yōu)選地，所述的陰極雙極板、陽極雙極板及膜電極四邊均設(shè)置有固定螺桿穿孔，至少一部分所述的固定螺桿穿過所述的固定螺桿穿孔。

優(yōu)選地，所述的固定螺桿的一端部套設(shè)有一彈簧，所述的彈簧的一端作用于固定螺桿的端部，另一端作用于前端板或后端板。

優(yōu)選地，所述的陰極雙極板、陽極雙極板及膜電極的四個(gè)頂角上均設(shè)置有用于安裝和定位的定位孔。