一种燃料电池系统及汽车技术方案

本发明专利技术适用于新能源技术领域，提供了一种燃料电池系统及汽车，燃料电池系统包括层叠设置的多个单电池组件，各单电池组件包括阳极板、阴极板以及设置于阳极板和阴极板之间的膜电极。相邻的两个单电池组件之间，其中一个单电池组件的阳极板上开设有容置槽，另一个单电池组件的阴极板朝背离膜电极的方向延伸有与容置槽配合的凸起，容置槽与凸起密封连接，且相互滑动。本发明专利技术提供的燃料电池系统，相邻的两个单电池组件之间通过容置槽与凸起的密封配合，保证了电堆组装的一致性；且依靠双极板上的容置槽与凸起之间的滑动连接，可替换任意一个单电池组件而不影响相邻的单电池组件；且减少了双极板焊接或粘接。减少了双极板焊接或粘接。减少了双极板焊接或粘接。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池系统及汽车


[0001]本专利技术属于新能源
，更具体地说，是涉及一种燃料电池系统及汽车。

技术介绍

[0002]燃料电池电堆作为燃料电池系统的核心零部件，应用于新能源汽车、无人机以及便携式电源等新能源领域。由于燃料电池在工作过程中会产生大量的热，需要冷却装置，普通的水冷燃料电池需要配备冷却系统，而风冷不需要水冷却电堆温度，省略了冷却水泵、热交换器等冷却子系统，因此空冷燃料电池系统简单适合作为移动电源使用。其中，空冷燃料电池系统是以风扇提供自然空气为氧化剂进行反应，所以在电堆结构上省略了空压机等氧气供应系统部件，只需要配备风扇即可。而空气既可以作为反应燃料又可作为冷却介质。
[0003]现有的电堆组装技术是分别将燃料电池的单电池即双极板的阴极侧、膜电极以及双极板的阳极侧的顺序依次叠加进行组装，组装成风冷燃料电池堆需要多片膜电极进行循环组装。每次组装时关键部件的放置位置的偏差、组装的压力等都会影响燃料电池电堆输出性能。当需要替换膜电极时，拆卸再组装的工序十分繁琐且容易损坏膜电极及密封圈等部件；且相邻的两个单电池之间，相邻的阳极板和阴极板是通过粘接或者焊接的方式结合为一个双极板，工序的增加降低工作效率且容易造成极板损坏。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例的目的在于提供一种燃料电池系统及汽车，以解决现有的燃料电池堆组装工序繁琐，工作效率低的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：提供一种燃料电池系统，包括层叠设置的多个单电池组件，各所述单电池组件包括：
[0006]阳极板；
[0007]阴极板；以及
[0008]膜电极，设置于阳极板和阴极板之间；
[0009]相邻的两个单电池组件之间，其中一个单电池组件的阳极板上开设有容置槽，另一个所述单电池组件的阴极板朝背离所述膜电极的方向延伸有与所述容置槽配合的凸起，所述容置槽与所述凸起密封连接，且所述容置槽与所述凸起滑动连接；或者，
[0010]相邻的两个单电池组件之间，其中一个单电池组件的阳极板朝背离所述膜电极的方向延伸有凸起，另一个所述单电池组件的阴极板上设置有与所述凸起配合的容置槽，所述容置槽与所述凸起密封连接，且所述容置槽与所述凸起滑动连接。
[0011]通过采用上述技术方案，相邻的两个单电池组件之间通过容置槽与凸起的密封配合，可以使得相邻的两个单电池组件之间无需使用其他的紧固件，即可稳定的连接在一起，又可以起到定位的作用，保证了电堆组装过程中的一致性；且相邻的两个单电池组件之间，依靠双极板上的容置槽与凸起之间的滑动连接，一方面，可以替换电堆中任意一个性能低下的单电池组件，且不影响相邻的单电池组件；另一方面，减少了双极板焊接或粘接，提高
了生产效率，降低了生产成本。
[0012]可选地，所述容置槽的延伸方向与设置有所述容置槽的所述阳极板或所述阴极板的长度方向平行。
[0013]通过采用上述技术方案，通过将容置槽的延伸方向与阳极板的长度方向或者阴极板的长度方向平行，保证了组装过程中多个单电池组件之间性能的均一性，从而保证了整个燃料电池系统的输出性能。
[0014]可选地，所述容置槽的延伸方向与设置有所述容置槽的所述阳极板或所述阴极板的长度方向平行。
[0015]通过采用上述技术方案，将容置槽的数量设置为多个，且多个容置槽的结构相同且间隔设置，保证了相邻的两个单电池组件之间的连接的稳定性。
[0016]可选地，容置槽为燕尾槽，相对应地，凸起为燕尾凸起；
[0017]或者，
[0018]容置槽为T形槽，相对应地，凸起为T形凸起；
[0019]或者，
[0020]容置槽为椭圆形槽，相对应地，凸起为椭圆形凸起；
[0021]或者，
[0022]容置槽为圆弧形槽，相对应地，凸起为圆弧形凸起；
[0023]或者，
[0024]容置槽为矩形槽，相对应地，凸起为矩形凸起。
[0025]通过采用上述技术方案，采用燕尾槽、T形槽和椭圆形槽，提高了阳极板与阴极板之间的卡紧效果；采用圆弧形槽和矩形槽，加工简单，通过设置不同形状的容置槽和凸起，从而可以确保凸起与容置槽的卡合，以使得相邻的两个单电池组件之间的连接的稳定性。
[0026]可选地，阳极板上朝向膜电极的表面开设有第一密封槽，第一密封槽环设于膜电极的四周，阴极板上朝向膜电极的表面开设有第二密封槽，第二密封槽环设于膜电极的四周，燃料电池系统还包括：
[0027]第一密封件，环设于第一密封槽内，并与膜电极抵接；以及
[0028]第二密封件，环设于第二密封槽内，并与膜电极抵接。
[0029]通过采用上述技术方案，通过第一密封件和第二密封件的作用，一方面可以将膜电极分别与阳极板和阴极板连接；另一方面，用于密封膜电极的四周，防止气体泄漏。
[0030]可选地，第一密封件为密封圈或者密封胶；第二密封件为密封圈或者密封胶。
[0031]通过采用上述技术方案，通过设置不同结构的密封件，可以根据需求进行选择不同结构的密封件。
[0032]可选地，所述阳极板的朝向所述膜电极的一侧开设有第一流道，所述第一流道的延伸方向与所述阳极板的宽度方向；
[0033]所述阴极板的朝向所述膜电极的一侧开设有第二流道，所述第二流道的延伸方向与所述阴极板的长度方向平行。
[0034]通过采用上述技术方案，开设流道，便于空气流通，与对应的极板发生反应，同时，带走热量。
[0035]可选地，第一流道的数量为多个，多个第一流道均匀间隔设置；第二流道的数量为
多个，多个第二流道均匀间隔设置。
[0036]通过采用上述技术方案，通过设置多个均匀设置的流道，各个流道的尺寸相同，便于加工成型。
[0037]可选地，所述第一流道的槽宽、所述第一流道的槽高以及相邻的两个所述第一流道之间的间隙的比值范围在1：0.5：1
‑
1：1：1；
[0038]所述第二流道的槽宽、所述第二流道的槽高以及相邻的两个所述第二流道之间的间隙的比值范围在1：0.5：1
‑
1：1：1。
[0039]通过采用上述技术方案，比值在该范围内，使得该燃料电池的电流密度较高，从而使得该燃料电池的供电性能好且功率高，相反地，超过该范围，需要较厚的极板，影响气体扩散到反应面；太小会影响气体的进气量，不利于反应。
[0040]本专利技术还提供了一种汽车，包括上述的燃料电池系统。
[0041]本专利技术提供的汽车的有益效果在于：通过采用上述的燃料电池系统，相邻的两个单电池组件之间通过容置槽与凸起的密封配合，可以使得相邻的两个单电池组件之间无需使用其他的紧固件，即可稳定的连接在一起，又可以起到定位的作用，保证了电堆组装过程中的一致性；且相邻的两个单电池组件之间，依靠双极板上的容置槽与凸起之间的滑动连接，一方面，可以替换电堆中任意一个性能低下的单电池组件，且不影响相邻的单电池组件；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池系统，包括层叠设置的多个单电池组件，各所述单电池组件包括：阳极板；阴极板；以及膜电极，设置于所述阳极板和所述阴极板之间；其特征在于，相邻的两个所述单电池组件之间，其中一个单电池组件的阳极板上开设有容置槽，另一个所述单电池组件的阴极板朝背离所述膜电极的方向延伸有与所述容置槽配合的凸起，所述容置槽与所述凸起密封连接，且所述容置槽与所述凸起滑动连接；或者，相邻的两个所述单电池组件之间，其中一个所述单电池组件的阳极板朝背离所述膜电极的方向延伸有凸起，另一个所述单电池组件的阴极板上设置有与所述凸起配合的容置槽，所述容置槽与所述凸起密封连接，且所述容置槽与所述凸起滑动连接。2.如权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述容置槽的延伸方向与设置有所述容置槽的所述阳极板或所述阴极板的长度方向平行。3.如权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述容置槽的数量为多个，多个所述容置槽的结构相同且平行间隔设置。4.如权利要求1至3任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，所述容置槽为燕尾槽，相对应地，所述凸起为燕尾凸起；或者，所述容置槽为T形槽，相对应地，所述凸起为T形凸起；或者，所述容置槽为椭圆形槽，相对应地，所述凸起为椭圆形凸起；或者，所述容置槽为圆弧形槽，相对应地，所述凸起为圆弧形凸起；或者，所述容置槽为矩形槽，相对应地，所述凸起为矩形凸起。5.如权利要求1至3任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，所述阳极板上朝向所述膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：张超，
申请(专利权)人：上海卡耐新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：