本发明专利技术涉及燃料电池堆组件，具体涉及燃料电池堆叠的基准件设计和碰撞防护。对准和减少燃料电池堆内相邻燃料电池间相对运动的系统和方法。通过沿构成电池包含组件一部分的双极板边缘放置的一个或多个基准件增强沿堆叠维度的燃料电池间的电池间协作。基准件沿厚度维度成形，厚度维度基本与电池堆叠维度一致以促进与相邻堆叠的双极板上的类似基准件的嵌套配合。此嵌套便于增强对相应电池之间的滑动运动的抵抗的过盈配合，滑动运动可另外因沿限定了板、电池及其相应组件的主要表面的维度发生显著的加速产生。在一种形式中，使用基准件到板的焊接、粘接或相关附接促进增强的金属支承，而无需增加板的占用空间，并且不必将基准件直接包覆模制到板上。
【技术实现步骤摘要】
本公开一般涉及一种用于组装燃料电池堆的改进设计，以及涉及在燃料电池堆上分配加速负载，以在暴露于冲击和其他高加速负载之后固定和维持燃料电池在堆内的相对位置。
技术介绍
使用燃料电池经由电化学反应将燃料转换成可用的电的显著的益处在于它被实现而不依赖于作为中间步骤的燃烧。如此，对推进和相关的动力应用而言，燃料电池具有优于内燃机(ICE)的几个环境优势。在通常的燃料电池中，例如质子交换膜或聚合物电解质膜(在任一情况下，PEM)燃料电池，在通常称为膜电极组件(MEA)中，一对催化电极被离子透射介质(例如，Naf1n ?)分离。当气体还原剂(例如，氢，H2)被引入到阳极并且在阳极处被电离，并且随后使它穿过离子透射介质，使得它与已通过其他电极(阴极)引入的气体氧化剂(例如，氧气，02)结合时，发生电化学反应；反应物的这种结合形成作为副产物的水。在氢的电离中释放的电子以直流电(DC)的形式经由外部电路前进至阴极，所述外部电路通常包括负载(例如，电动机)，其中，可以执行有用的工作。通过将许多这样的电池结合成更大的电流产生组件，通过这种DC电力的流产生的发电量能够增加。这一种这样的配置中，燃料电池沿公共的堆叠维度(或堆叠方向，stacking dimens1n)串联地连接(很像一叠卡片)，以形成燃料电池堆。通过气体可渗透的扩散介质(也称为气体扩散介质(GDM))和双极板，其中后者尺寸设计成围绕对应的燃料电池的周界放置，促进了反应物到MEA的输送，以及去除副产物水，并将电池产生的电流输送至负载。在堆形成期间，改进每个板和电池组件的对准的一种方式是，包括内置在一个或多个双极板中，固定到所述一个或多个双极板或与之协作的一个或多个基准结构(也称为基准件(datum))。在一种常见的形式中，基准件可以接受基准销，以促进在堆叠维度(例如，笛卡儿坐标系统中的Y轴)上的这种对准。放置在车辆内的燃料电池堆必须能够承受因车辆的加速和减速以及因撞车、事故和相关的冲击而引起的严重负载改变。特别地，为了在暴露于破坏性事件(例如，车辆撞车)期间的高加速负载(例如，多达160g或更多)后继续执行，必须相对于彼此保持构成堆的燃料电池的位置。在车辆的高加速、减速或冲击的情况下，高剪切力可引起堆的相邻电池之间的滑动(尤其是在前述笛卡儿坐标系统的x-z平面中)。当考虑所有电池时，电池之间的小位移就能够导致大的电池块位移(例如，对于300个电池堆组件，100微米的电池移位能够导致30_的电池块移位)。冷启动条件以及减小的电池间摩擦可使这样的问题恶化，在冷启动条件下，热引起的收缩可减小在堆组装期间放置在电池上的Y轴压缩保持负载，减小的电池间摩擦由使用表面处理或可能具有低摩擦系数属性的插入件带来。粘合剂或补充支承结构的使用可趋于在某种程度上改善这个问题，但在过程中趋于增加重量和复杂度，并且在粘合剂的情况下，无益于为了维修或诊断分析的后续的堆的分解。
技术实现思路
根据本公开的一个方面，公开了一种燃料电池堆。所述堆包括许多燃料电池以及用于电池中的每一个的相应的双极板，所述许多燃料电池沿堆叠维度(例如，常规笛卡儿坐标系统中的Y轴)以相邻地面对(adjacently-facing)的关系布置。至少一个基准件被设置成与每个双极板的边缘相邻，并且被成形为限定与相邻地堆叠的板上的另一个基准件的嵌套关系，以提供对沿基本上正交于堆叠维度的维度的电池间未对准或运动(即，在基本上正交于堆叠维度的平面中的运动)的增加的抵抗。根据本公开的另一方面，公开了一种组装燃料电池堆的方法，所述燃料电池堆具有对响应于破坏性事件的电池间移位的改进的抵抗。所述方法包括沿堆叠维度布置燃料电池，并且将所布置的电池固定在壳体内，使得沿形成相应的燃料电池组件的一部分的双极板中的每一个的边缘放置的一个或多个基准件被成形为提供增加的抵抗。所述基准件沿电池堆叠维度具有增加的厚度尺寸，并且被配置成与相邻地堆叠的双极板上的可对准基准件协作，使得对相邻电池之间的滑动运动的抵抗增加。在堆叠的基准件之间的这种协作最小化或去除了可能由于沿限定了板、电池及它们相应的组件的主要表面的维度发生显著的加速而产生的电池间的运动。本专利技术还包括下述方案: 1.一种燃料电池堆，包括: 多个燃料电池，其沿堆叠维度以相邻地面对的关系布置； 与所述电池中的每一个协作的双极板；以及 设置成与每个所述双极板的边缘相邻的至少一个基准件，所述至少一个基准件成形为限定与相邻地堆叠的基准件的嵌套关系，以提供对沿基本上正交于堆叠维度的维度的电池间未对准的增加的抵抗。2.如方案1所述的燃料电池堆，其特征在于，所述至少一个基准件基本上沿所述堆叠维度突出到所述双极板所限定的平面之外。3.如方案2所述的燃料电池堆，其特征在于，所述至少一个基准件限定了基本上中空的锥形结构。4.如方案3所述的燃料电池堆，其特征在于，所述至少一个基准件限定了其中的孔。5.如方案4所述的燃料电池堆，还包括放置在所述孔内的基准销。6.如方案4所述的燃料电池堆，其特征在于，所述孔限定了非圆形的形状。7.如方案3所述的燃料电池堆，其特征在于，所述至少一个基准件限定了包覆模制在金属突出部上的塑料。8.如方案7所述的燃料电池堆，其特征在于，所述金属突出部通过焊接构造或粘接构造被设置成与每个所述双极板的边缘相邻。9.如方案1所述的燃料电池堆，还包括围绕所述堆的壳体。10.如方案9所述的燃料电池堆，其特征在于，所述壳体限定了挤制模具构造，使得其至少一体形成的部分提供围绕堆叠的基准件的至少一部分的基本上柱状的结构，以提供隔壁，所述隔壁具有对沿所述基本上正交的维度的所述电池间未对准的增强的抵抗。11.如方案9所述的燃料电池堆，其特征在于，所述壳体限定了铸造构造，所述铸造构造具有设置在所述多个燃料电池的基本上相对侧上的至少一对附加的支架，所述多个燃料电池沿堆叠维度以相邻地面对的关系布置，使得所述支架提供围绕堆叠的基准件的至少一部分的基本上柱状的结构，以提供隔壁，所述隔壁具有对沿所述基本上正交的维度的所述电池间未对准的增强的抵抗。12.一种用于组装燃料电池堆的方法，所述方法包括:沿堆叠维度布置多个基本上平面的燃料电池，所述燃料电池中的每一个包括至少膜电极组件和双极板，所述双极板具有与其边缘相邻的至少一个基准件，所述至少一个基准件成形为提供对沿基本上正交于所述堆叠维度的维度的电池间未对准的增加的抵抗；以及将所述布置的燃料电池固定在壳体内，使得每个所述双极板上的所述至少一个基准件与至少一个面对地相邻的板上的相邻基准件之间的协作增加对电池间滑动的抵抗。13.如方案12所述的方法，其特征在于，所述至少一个基准件限定了基本上中空的锥形嵌套结构。14.如方案13所述的方法，其特征在于，所述至少一个基准件基本上沿所述堆叠维度突出到所述基本上平面的燃料电池中对应的一个所限定的平面之外。15.如方案14所述的方法，其特征在于，所述至少一个基准件包括多个基准件。16.如方案12所述的方法，其特征在于，所述壳体限定了一体形成的构造，使得其至少一部分提供围绕堆叠的基准件的至少一部分的基本上柱状的结构，以提供隔壁，所述隔壁具有对沿所述基本上正交的维度的所述电池间未对准的增强的抵抗。17.如方案12所述的方法，还本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种燃料电池堆，包括：多个燃料电池，其沿堆叠维度以相邻地面对的关系布置；与所述电池中的每一个协作的双极板；以及设置成与每个所述双极板的边缘相邻的至少一个基准件，所述至少一个基准件成形为限定与相邻地堆叠的基准件的嵌套关系，以提供对沿基本上正交于堆叠维度的维度的电池间未对准的增加的抵抗。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：DA马丁彻克，RC汤普森，M海因斯曼，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。