燃料電池堆的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種燃料電池堆，更具體涉及在發(fā)生車(chē)禍時(shí)可防止燃料電池堆模塊變形的燃料電池堆。
【背景技術(shù)】
[0002]聚合物電解質(zhì)膜燃料電池(PEMFC)或者質(zhì)子交換膜燃料電池是指通過(guò)氫和氧之間的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電和水的裝置。該電池相比其他類(lèi)型的燃料電池具有高發(fā)電效率、高電流密度、高輸出功率密度、短起動(dòng)時(shí)間、以及快速響應(yīng)負(fù)載變化等優(yōu)點(diǎn)。
[0003]普通的燃料電池堆具有膜電極組件(MEA)，該膜電極組件包括允許氫離子通過(guò)其移動(dòng)的固體聚合物電解質(zhì)膜，以及設(shè)置在固體聚合物電解質(zhì)膜的兩個(gè)相對(duì)主表面上且涂覆有催化劑的電極層(即陽(yáng)極和陰極)，其中催化劑促進(jìn)氫和氧之間的反應(yīng)。
[0004]在每個(gè)電極層的外表面上，即陽(yáng)極或陰極，氣體擴(kuò)散層(GDL)和墊圈層按該順序堆疊。GDL的外表面設(shè)有隔板，該隔板具有充當(dāng)用于反應(yīng)氣體(即用作燃料的氫和用作氧化劑的含氧空氣)以及用于冷卻劑的通道的流場(chǎng)。用于支撐每個(gè)組件的端板與最外側(cè)組件相結(jié)合，從而得到緊湊的結(jié)構(gòu)。
[0005]圖1示意性地示出根據(jù)常規(guī)技術(shù)的燃料電池堆的透視圖。根據(jù)常規(guī)技術(shù)的燃料電池堆模塊I通常包括200至400個(gè)燃料電池。為了獲得由多個(gè)燃料電池構(gòu)成的燃料電池堆模塊1，端板3被布置在燃料電池堆的兩個(gè)相對(duì)側(cè)表面上，按壓直至必要的壓力，并且使用連接桿2連接至燃料電池堆。通過(guò)使用螺栓將連接桿2的各端部連接到端板3，而使布置在兩端板3之間的燃料電池堆組裝成一個(gè)本體。
[0006]使用連接桿2組裝燃料電池堆模塊I的方法，具有可將足夠的表面壓力施加到燃料電池堆模塊I并且可減小燃料電池堆模塊I的體積的優(yōu)點(diǎn)。然而，使用該方法組裝的燃料電池堆模塊I在發(fā)生事故時(shí)容易沿著X和Z方向彎曲和扭轉(zhuǎn)。圖2A至2C示出發(fā)生事故后這種沿Z和X方向的彎曲和扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0007]在圖2A-2C中，使用連接桿2組裝的燃料電池堆模塊I變形，并且有可能在受到?jīng)_擊時(shí)失靈。而這種情況可能會(huì)導(dǎo)致燃料電池堆模塊I中的短路，從而導(dǎo)致著火。因此，需要一種能夠在發(fā)生沖擊的情況下防止損壞燃料電池的結(jié)構(gòu)。
[0008]上述內(nèi)容意圖僅旨在幫助理解本發(fā)明的背景，并非意圖暗示本發(fā)明落入本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的范圍內(nèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]因此，本發(fā)明牢記現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的上述問(wèn)題，并且本發(fā)明意圖提出一種燃料電池堆，其能夠防止當(dāng)沖擊被施加到燃料電池車(chē)時(shí)燃料電池堆模塊發(fā)生變形。
[0010]根據(jù)一個(gè)方面，提供一種燃料電池堆，其包括:燃料電池堆模塊，其包括分別連接到燃料電池的堆棧的相對(duì)兩側(cè)表面上的端板，和連接到端板上的連接桿；以及封裝件，其包括:上封裝件，覆蓋燃料電池堆模塊的前表面的一部分、上表面、以及后表面的一部分，下封裝件，覆蓋燃料電池堆模塊的前表面的一部分、下表面、以及后表面的一部分，左封裝件，固定在端板中的一個(gè)端板上，和右封裝件，固定在端板中的另一個(gè)端板上，其中上封裝件和下封裝件連接于左封裝件和右封裝件的突起部，該突起部在燃料電池堆模塊的前表面和后表面中的每個(gè)表面的側(cè)端向前、向后突出。更具體地，上封裝件和下封裝件從突起部朝向燃料電池堆模塊的表面彎曲，以便與燃料電池堆模塊的表面面接觸。
[0011]此外，上封裝件的上表面的至少一部分可以與燃料電池堆模塊的上表面面接觸。上封裝件的上表面的、與燃料電池堆模塊的上表面相接觸的部分，可以是燃料電池堆模塊的前表面與上表面之間的拐角部。
[0012]下封裝件的下表面的至少一部分可以與燃料電池堆模塊的下表面面接觸。
[0013]下封裝件的下表面的、與燃料電池堆模塊的下表面接觸的部分，可以是燃料電池堆模塊的前表面與下表面之間的拐角部。
[0014]上封裝件的前表面或后表面與上表面之間的拐角部，可以與燃料電池堆模塊的前表面或后表面與上表面之間的拐角部面接觸。
[0015]下封裝件的前表面或后表面與下表面之間的拐角部，與燃料電池堆模塊的前表面或后表面與下表面之間的拐角部面接觸。左封裝件可以與一個(gè)端板結(jié)合成一體，并且右封裝件可以與另一個(gè)端板結(jié)合成一體。
[0016]根據(jù)本發(fā)明另一方面的燃料電池堆，包括:燃料電池堆模塊，其包括連接到燃料電池的堆棧的相對(duì)兩側(cè)表面上的端板，和連接到端板上的連接桿；以及封裝件，其包括:上封裝件，覆蓋燃料電池堆模塊的前表面的一部分、上表面、以及后表面的一部分，下封裝件，覆蓋燃料電池堆模塊的前表面的一部分、下表面、以及后表面的一部分，左封裝件，固定在端板中的一個(gè)端板上，和右封裝件，固定在端板中的另一個(gè)端板上，其中上封裝件和下封裝件以符合由燃料電池的堆棧和燃料電池堆模塊的端板形成的階梯部的方式，從端板朝向燃料電池堆模塊的表面彎曲，使得上封裝件和下封裝件與燃料電池堆模塊的至少一部分面接觸。
[0017]根據(jù)示例性實(shí)施例的燃料電池堆包括封裝件，該封裝件由于增強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛性，因此能夠防止在沖擊過(guò)程中燃料電池結(jié)構(gòu)，尤其是在燃料電池車(chē)中發(fā)生變形。
【附圖說(shuō)明】
[0018]通過(guò)以下的詳細(xì)描述，并結(jié)合附圖，本發(fā)明的上述和其他目標(biāo)、特征及其他優(yōu)點(diǎn)將會(huì)更加顯而易見(jiàn)，其中:
[0019]圖1是示意地示出根據(jù)常規(guī)技術(shù)的燃料電池堆模塊的透視圖；
[0020]圖2A至圖2C是示出當(dāng)使用連接桿組裝燃料電池堆時(shí)燃料電池堆的彎曲和扭轉(zhuǎn)的透視圖；
[0021]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的燃料電池堆的分解透視圖；
[0022]圖4是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的燃料電池堆的截面圖；
[0023]圖5A和圖5B是示出圖4所示的燃料電池堆的一部分的截面圖；
[0024]圖6A和圖6B是沿著圖3所示的A_A’線截取的燃料電池堆的截面圖；圖6C和圖6D是沿著圖3所示的B-B ’線截取的燃料電池堆的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]本文所公開(kāi)的本發(fā)明實(shí)施例的特定結(jié)構(gòu)和功能性描述僅用于本發(fā)明實(shí)施例的示例性目的。在不脫離本發(fā)明的精神和顯著特性的情況下，本發(fā)明還可以以多種不同的形式來(lái)體現(xiàn)。因此，本發(fā)明的實(shí)施例的公開(kāi)僅用于示例性說(shuō)明的目的，而不應(yīng)理解為用來(lái)限制本發(fā)明。
[0026]現(xiàn)在將詳細(xì)參考本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例，由于本發(fā)明的實(shí)施例可以多種不同的形式加以不同的修改，因此在附圖和以下描述中示出其特定的實(shí)施例。盡管將結(jié)合本發(fā)明的示例性實(shí)施例來(lái)描述本發(fā)明，然而可以理解的是，本描述并不旨在將本發(fā)明限制到那些示例性實(shí)施例上。相反地，本發(fā)明意圖不僅僅覆蓋示例性實(shí)施例，而且覆蓋可被包含在由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍中的各種可選形式、變型、等價(jià)形式和其它實(shí)施例。
[0027]可以理解的是，盡管用語(yǔ)“第一”、“第二”等在本文中可用來(lái)描述各種元件，但是這些元件不應(yīng)受這些用語(yǔ)的限制。這些用語(yǔ)僅用于區(qū)分一個(gè)元件與另一個(gè)元件。例如，下面討論的第一元件在不背離本發(fā)明教導(dǎo)的情況下可被稱(chēng)為第二元件。類(lèi)似地，第二元件可還被稱(chēng)為第一兀件。
[0028]應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)元件稱(chēng)之為“聯(lián)接”或“連接”到另一個(gè)元件時(shí)，其可直接連接或連接到其他元件或在兩者間可呈現(xiàn)中間元件。相比之下，應(yīng)當(dāng)理解的是當(dāng)元件稱(chēng)之為“直接聯(lián)接”或“直接連接”到另一個(gè)元件時(shí)，并不存在中間元件。其他說(shuō)明元件之間關(guān)系的表達(dá)，例如“在……之間” “直接在……之間” “鄰近”應(yīng)該以相同的方式進(jìn)行解釋。
[0029]本文所用的術(shù)語(yǔ)僅用于描述具體實(shí)施例的目的并不是要進(jìn)行限制。除非上下文明確指出以外，否則如本文所用單數(shù)形式“一” “一個(gè)”和“該”也包含復(fù)數(shù)形式。還應(yīng)該理解用語(yǔ)〃包含〃 “包括” “具有”等當(dāng)用于本說(shuō)明書(shū)時(shí)，其指存在所述特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或組合，但不排除存在或增加一個(gè)或多個(gè)其它特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或其組合。
[0030]除非本文明確限定，否則本文所使用的包括技術(shù)用語(yǔ)和科技用語(yǔ)在內(nèi)的所有用語(yǔ)都具有與這些本發(fā)明所屬領(lǐng)域的任何一位普通技術(shù)人員所理解的相同的涵義。還應(yīng)該理解，除非本文清楚地限定，否則用語(yǔ)，例如通用詞典所使用的那些用語(yǔ)應(yīng)該被理解為具有和其在本公開(kāi)以及相關(guān)技術(shù)的上下文中的意思相一致的涵義，而不應(yīng)該在理想化的或過(guò)度正式的意義上進(jìn)行理解。
[0031]接著參考附圖，將詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。在整個(gè)附圖中，相同標(biāo)識(shí)號(hào)指代相同部件或類(lèi)似部件。
[0032]圖3示例性示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的燃料電池堆的分解透視圖。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的燃料電池堆模塊I具有由依序堆疊的MEA、⑶L和隔板組成的多層結(jié)構(gòu)。端板3布置在燃料電池堆模塊I的兩個(gè)相對(duì)側(cè)表面上。連接桿2連接于端板。
[0033]具體地，燃料電池堆100包括燃料電池堆模塊1，和覆蓋在燃料電池堆模塊I表面的封裝件(由12、14、16和18組成)。封裝件包括上封裝件12、表面下封裝件14、左封裝件16和右封裝件18。左封裝件16和右封裝件18可分別與兩個(gè)端板3結(jié)合成一體。
[0034]具體地，上封裝件12覆蓋燃料電池堆模塊I的前表面、后表面、和上表面，下封裝件覆蓋燃料電池堆模塊I的前表面、后表面和下表面。具體地說(shuō)，上封裝件12包括覆蓋燃料電池堆模塊I的前表面的一部分的前表面部件12b，覆蓋燃料電池