燃料电池制造技术

本发明专利技术公开了燃料电池，燃料电池包括外壳、电堆内堆、限位组件和分配器，电堆内堆包括前端板、后端板以及在前后方向上设在前端板和后端板之间的单电池装配体，单电池装配体包括电池组，电池组包括堆叠的多个单电池；限位组件包括上限位杆、下限位杆、左限位杆和右限位杆，上限位杆、下限位杆、左限位杆和右限位杆中的每一者的前端部与前端板相连且后端部与后端板相连；每个单电池的膜电极组件包括阳极气体扩散层、阴极气体扩散层以及设在阳极气体扩散层和阴极气体扩散层之间的催化剂涂布膜。本发明专利技术的燃料电池具有电池组不会出现空间弯曲的现象、电堆内堆的整体结构强度高等优点。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池
本专利技术涉及电池
，具体涉及一种燃料电池。
技术介绍
燃料电池是新能源电池的一种，是新能源行业研究的热点问题，在氢能源燃料电池设计中，需要对结构受力平均性以及稳定性加以考虑，确保正常工作。氢能源燃料电池组仍处于初期发展中，结构稳定性及安全性需要加以改进。目前市面上燃料电池的组装存在各种密封和抗振性能较弱等问题。在使用过程中，燃料电池的端板变形会造成中心区域受力减弱的情形，从而影响单电池平面内受力均匀性，另外单电池反应会产生多余热应力，不能保证工作状态下单电池的受力状态变化在安全范围内，进而影响单电池的稳定性。燃料电池的电堆由多个单元单电池组积而成，为满足电堆大功率的使用需求，往往堆叠节数超过200节。在电堆实际运行过程中，由于电堆过长过重，需要在电堆内堆中设置限位结构，起到支撑电堆内堆的作用，以保证电堆内的电池组在实际运行过程中，不受重力及车体晃动的影响出现空间弯曲的现象，电池组出现空间弯曲的现象会严重影响电堆的性能。
技术实现思路
本专利技术是基于专利技术人对以下事实和问题的发现和认识做出的：燃料电池在使用过程中，端板变形会造成中心区域受力减弱的情形，从而影响单电池平面内受力均匀性，另外单电池反应会产生多余热应力，不能保证工作状态下单电池的受力状态变化在安全范围内，进而影响单电池稳定性。另外如果只在电堆内堆中设置单一方向的限位结构，只考虑重力或晃动对单一方向的影响，则会忽略了重力及晃动对电堆内堆空间结构的整体影响，其不足以完全起到支撑电堆内堆的作用。r>本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的实施例提出一种燃料电池，包括外壳、电堆内堆、限位组件和分配器；所述电堆内堆安装在所述外壳内，所述电堆内堆包括前端板、后端板和单电池装配体，所述前端板和所述后端板通过连接件相连，所述单电池装配体在前后方向上设在所述前端板和所述后端板之间，所述单电池装配体包括电池组，所述电池组包括堆叠的多个单电池，每个所述单电池包括膜电极组件，所述膜电极组件包括催化剂涂布膜、阳极气体扩散层和阴极气体扩散层，所述催化剂涂布膜设在所述阳极气体扩散层和所述阴极气体扩散层之间；所述限位组件包括上限位杆、下限位杆、左限位杆和右限位杆，其中所述上限位杆、所述下限位杆、所述左限位杆和所述右限位杆中的每一者的前端部与所述前端板相连，所述上限位杆、所述下限位杆、所述左限位杆和所述右限位杆中的每一者的后端部与所述后端板相连，所述上限位杆、所述下限位杆、所述左限位杆和所述右限位杆中的每一者与所述电池组配合以便对所述电池组限位；所述分配器与所述外壳相连，所述前端板与所述分配器相连。根据本专利技术实施例的燃料电池具有电池组不会出现空间弯曲的现象、电堆内堆的整体结构强度高的优点。在一些实施例中，所述催化剂涂布膜的边沿位于所述阳极气体扩散层和所述阴极气体扩散层中的每一者的边沿的外侧，以便所述催化剂涂布膜的第一部分向外伸出所述阳极气体扩散层和所述阴极气体扩散层之间，所述膜电极组件进一步包括阳极密封膜、阴极密封膜、阳极密封边框和阴极密封边框；所述催化剂涂布膜的所述第一部分的至少一部分设在所述阳极密封膜的第一部分与所述阴极密封膜的第一部分之间，所述阳极密封膜的其余部分设在所述阳极气体扩散层上，所述阴极密封膜的其余部分设在所述阴极气体扩散层上；所述催化剂涂布膜的所述第一部分的至少一部分、所述阳极密封膜的所述第一部分的至少一部分和所述阴极密封膜的所述第一部分的至少一部分设在所述阳极密封边框和所述阴极密封边框之间。在一些实施例中，所述阳极密封膜是PI膜，所述阴极密封膜是PI膜，所述阳极密封膜的厚度为0.04mm-0.06mm，所述阴极密封膜的厚度为0.04mm-0.06mm，所述阳极密封膜的宽度为2mm-3mm，所述阴极密封膜32的宽度为2mm-3mm。在一些实施例中，所述阳极气体扩散层具有第一表面、第二表面和第一侧面，所述第一表面和所述第二表面在所述阳极气体扩散层的厚度方向上相对，所述第一侧面在所述阳极气体扩散层的厚度方向上位于所述第一表面和所述第二表面之间，所述第二表面在所述阳极气体扩散层的厚度方向上相对所述第一表面邻近所述催化剂涂布膜，其中所述阳极密封膜的所述其余部分设在所述第一侧面和所述第一表面上；所述阴极气体扩散层具有第三表面、第四表面和第二侧面，所述第三表面和所述第四表面在所述阴极气体扩散层的厚度方向上相对，所述第二侧面在所述阴极气体扩散层的厚度方向上位于所述第三表面和所述第四表面之间，所述第四表面在所述阴极气体扩散层的厚度方向上相对所述第三表面邻近所述催化剂涂布膜，其中所述阴极密封膜的所述其余部分设在所述第二侧面和所述第三表面上。在一些实施例中，所述阳极气体扩散层、所述阳极密封边框和所述催化剂涂布膜中的每一者与所述阳极密封膜之间设有粘结层；所述阴极气体扩散层、所述阴极密封边框和所述催化剂涂布膜中的每一者与所述阴极密封膜之间设有粘结层。在一些实施例中，所述阳极密封膜和所述阴极密封膜中的每一者为环形，所述阳极密封膜和所述阴极密封膜中的每一者的外沿和内沿均为矩形，其中所述催化剂涂布膜的边沿位于所述阳极密封膜和所述阴极密封膜中的每一者的外边沿的外侧，所述阳极密封边框覆盖所述阳极密封膜的所述第一部分的一部分，所述阴极密封边框覆盖所述阴极密封膜的所述第一部分的一部分。在一些实施例中，根据本专利技术实施例的燃料电池进一步包括多个弹性件，每个所述弹性件的前端部抵靠在所述单电池装配体的后表面上，每个所述弹性件的后端部抵靠在所述后端板的前表面上，多个所述弹性件构成多个弹性件组，多个所述弹性件组沿上下方向等间距地排列，每个所述弹性件组包括多个所述弹性件，每个所述弹性件组的多个所述弹性件沿左右方向等间距地排列。在一些实施例中，所述后端板的前表面设置有多个凹槽，多个所述弹性件一一对应地配合在多个所述凹槽内，每个所述弹性件的所述前端部伸出相应的所述凹槽，所述弹性件为第一弹簧，所述第一弹簧为波形弹簧。在一些实施例中，所述上限位杆、所述下限位杆、所述左限位杆和所述右限位杆中的每一者包括绝缘本体和绝缘凸部，所述绝缘凸部设在所述绝缘本体上，所述绝缘凸部从所述绝缘本体向邻近所述电池组的方向延伸，其中所述上限位杆的所述绝缘凸部抵靠在所述电池组的上表面上，所述下限位杆的所述绝缘凸部抵靠在所述电池组的下表面上，所述左限位杆的所述绝缘凸部抵靠在所述电池组的左侧面上，所述右限位杆的所述绝缘凸部抵靠在所述电池组的右侧面上。在一些实施例中，所述上限位杆、所述下限位杆、所述左限位杆和所述右限位杆中的每一者的所述绝缘本体的所述前端部上设有前凹槽，所述前凹槽的底壁面上设有前连接孔，所述上限位杆、所述下限位杆、所述左限位杆和所述右限位杆中的每一者的所述绝缘本体的所述后端部上设有后凹槽，所述后凹槽的底壁面上设有后连接孔；所述上限位杆、所述下限位杆、所述左限位杆和所述右限位杆中的每一者进一步包括金属加强件，所述金属加强件具有容纳槽，所述绝缘本体和所述绝缘凸部容本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池，其特征在于，包括：/n外壳；/n电堆内堆，所述电堆内堆安装在所述外壳内，所述电堆内堆包括前端板、后端板和单电池装配体，所述前端板和所述后端板通过连接件相连，所述单电池装配体在前后方向上设在所述前端板和所述后端板之间，所述单电池装配体包括电池组，所述电池组包括堆叠的多个单电池，每个所述单电池包括膜电极组件，所述膜电极组件包括催化剂涂布膜、阳极气体扩散层和阴极气体扩散层，所述催化剂涂布膜设在所述阳极气体扩散层和所述阴极气体扩散层之间；/n限位组件，所述限位组件包括上限位杆、下限位杆、左限位杆和右限位杆，其中所述上限位杆、所述下限位杆、所述左限位杆和所述右限位杆中的每一者的前端部与所述前端板相连，所述上限位杆、所述下限位杆、所述左限位杆和所述右限位杆中的每一者的后端部与所述后端板相连，所述上限位杆、所述下限位杆、所述左限位杆和所述右限位杆中的每一者与所述电池组配合以便对所述电池组限位；和/n分配器，所述分配器与所述外壳相连，所述前端板与所述分配器相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池，其特征在于，包括：
外壳；
电堆内堆，所述电堆内堆安装在所述外壳内，所述电堆内堆包括前端板、后端板和单电池装配体，所述前端板和所述后端板通过连接件相连，所述单电池装配体在前后方向上设在所述前端板和所述后端板之间，所述单电池装配体包括电池组，所述电池组包括堆叠的多个单电池，每个所述单电池包括膜电极组件，所述膜电极组件包括催化剂涂布膜、阳极气体扩散层和阴极气体扩散层，所述催化剂涂布膜设在所述阳极气体扩散层和所述阴极气体扩散层之间；
限位组件，所述限位组件包括上限位杆、下限位杆、左限位杆和右限位杆，其中所述上限位杆、所述下限位杆、所述左限位杆和所述右限位杆中的每一者的前端部与所述前端板相连，所述上限位杆、所述下限位杆、所述左限位杆和所述右限位杆中的每一者的后端部与所述后端板相连，所述上限位杆、所述下限位杆、所述左限位杆和所述右限位杆中的每一者与所述电池组配合以便对所述电池组限位；和
分配器，所述分配器与所述外壳相连，所述前端板与所述分配器相连。


2.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述催化剂涂布膜的边沿位于所述阳极气体扩散层和所述阴极气体扩散层中的每一者的边沿的外侧，以便所述催化剂涂布膜的第一部分向外伸出所述阳极气体扩散层和所述阴极气体扩散层之间，所述膜电极组件进一步包括：
阳极密封膜和阴极密封膜，所述催化剂涂布膜的所述第一部分的至少一部分设在所述阳极密封膜的第一部分与所述阴极密封膜的第一部分之间，所述阳极密封膜的其余部分设在所述阳极气体扩散层上，所述阴极密封膜的其余部分设在所述阴极气体扩散层上；以及
阳极密封边框和阴极密封边框，所述催化剂涂布膜的所述第一部分的至少一部分、所述阳极密封膜的所述第一部分的至少一部分和所述阴极密封膜的所述第一部分的至少一部分设在所述阳极密封边框和所述阴极密封边框之间。


3.根据权利要求2所述的燃料电池，其特征在于，所述阳极密封膜是PI膜，所述阴极密封膜是PI膜，所述阳极密封膜的厚度为0.04mm-0.06mm，所述阴极密封膜的厚度为0.04mm-0.06mm，所述阳极密封膜的宽度为2mm-3mm，所述阴极密封膜的宽度为2mm-3mm。


4.根据权利要求2所述的燃料电池，其特征在于，
所述阳极气体扩散层具有第一表面、第二表面和第一侧面，所述第一表面和所述第二表面在所述阳极气体扩散层的厚度方向上相对，所述第一侧面在所述阳极气体扩散层的厚度方向上位于所述第一表面和所述第二表面之间，所述第二表面在所述阳极气体扩散层的厚度方向上相对所述第一表面邻近所述催化剂涂布膜，其中所述阳极密封膜的所述其余部分设在所述第一侧面和所述第一表面上；
所述阴极气体扩散层具有第三表面、第四表面和第二侧面，所述第三表面和所述第四表面在所述阴极气体扩散层的厚度方向上相对，所述第二侧面在所述阴极气体扩散层的厚度方向上位于所述第三表面和所述第四表面之间，所述第四表面在所述阴极气体扩散层的厚度方向上相对所述第三表面邻近所述催化剂涂布膜，其中所述阴极密封膜的所述其余部分设在所述第二侧面和所述第三表面上。


5.根据权利要求2所述的燃料电池，其特征在于，所述阳极气体扩散层、所述阳极密封边框和所述催化剂涂布膜中的每一者与所述阳极密封膜之间设有粘结层；所述阴极气体扩散层、所述阴极密封边框和所述催化剂涂布膜中的每一者与所述阴极密封膜之间设有粘结层。


6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆维，刘元宇，耿珺，魏刚，张涛，杨琛，杨凯，杨成亮，孙颖，
申请(专利权)人：国家电投集团氢能科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11