燃料電池堆的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請的交叉參考
[0002] 本申請要求于2014年8月1日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請?zhí)枮?10-2014-0099205的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，其全部內(nèi)容W引用方式并入本申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明設(shè)及燃料電池堆。燃料電池堆包括單元堆和封裝件的組裝結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0004] 燃料電池系統(tǒng)通過氨和氧的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能并且可用于燃料電池車輛。 陽〇化]燃料電池系統(tǒng)包括燃料電池堆、將氨供給至燃料電池堆的氨供給部件、將空氣供 給至燃料電池堆的空氣供給部件W及被配置成從燃料電池堆移除反應(yīng)熱和水并且調(diào)節(jié)燃 料電池堆的溫度的熱/水控制部件。
[0006] 燃料電池堆包括將多個單元電池捆綁在一起的單元堆和用于保護單元堆的封裝 件。另選地，燃料電池堆可包括其中包括多個單元堆的單個堆。
[0007] 單元堆通過氨和空氣的電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生電能。另外，單元堆產(chǎn)生熱和水作為反 應(yīng)的副產(chǎn)品，并因此可通過冷卻劑執(zhí)行冷卻。封裝件是被配置成用于保護單元堆的組件并 且包括底座、模塊支架和覆蓋件。
[0008] 同時，用于將氨、空氣和冷卻劑供給至單元堆的反應(yīng)氣體和冷卻劑入口 /出口通 道形成于燃料電池堆的第一側(cè)表面內(nèi)。
[0009] 因為反應(yīng)氣體和冷卻劑入口 /出口通道均形成于燃料電池堆的一側(cè)表面內(nèi)，所W 可W促進燃料電池堆的組裝。在此，連接至單元堆的反應(yīng)氣體和冷卻劑入口 /出口通道可 W形成于歧管塊內(nèi)，與單元堆分離。
[0010] 通過將單元堆安裝在底座上、將歧管塊固定至單元堆W及在單元堆和底座通過模 塊支架固定的狀態(tài)下禪合連接覆蓋件，可W執(zhí)行組裝如上所述的燃料電池堆。
[0011] 如上所述組裝本領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)中的燃料電池堆可具有優(yōu)點，使得單元堆的長度變 化W及堆的大規(guī)模流水生產(chǎn)線可W減少。然而，因為反應(yīng)氣體和冷卻劑入口 /出口通道穿 過歧管塊形成于燃料電池堆的第一側(cè)表面，所W歧管塊配置可W是復(fù)雜的。
[0012] 同時，在燃料電池堆中，較大量的反應(yīng)氣體被引導(dǎo)至靠近反應(yīng)氣體入口 /出口的 單元堆的入口電池，而被引導(dǎo)至遠離入口 /出口的遠端電池（末端電池）的反應(yīng)氣體的量 被減少。
[0013] 隨著被供給至單元堆的入口電池的反應(yīng)氣體的量的增加，被供給至遠端電池的反 應(yīng)氣體的量減少，因此在單元堆中，在整個電池之間可W產(chǎn)生性能偏差。例如，入口電池的 性能可W優(yōu)于遠端電池的性能，并且當(dāng)I-V曲線上為相同電流量時，在每個電池內(nèi)均可產(chǎn) 生電壓變化。
[0014] 也就是，入口電池的電壓增加，并且電池中的每個的電壓在恒定的電流量下朝向 遠端電池減少，運可指示熱的生成朝向遠端電池增加。
[0015] 此外，在燃料電池堆中，冷卻劑的分布偏差可產(chǎn)生于單元堆內(nèi)，使得被供給至入口 電池的冷卻劑的流量相比單元堆的遠端電池會增加。
[0016] 然而，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，因為反應(yīng)氣體和冷卻劑入口 /出口通道形成于一側(cè)表面內(nèi)， 所W在單元堆的入口電池內(nèi)，產(chǎn)生的熱量不顯著并且冷卻劑被有效地供給，使得電池的性 能增加。相反，在遠端電池內(nèi)，產(chǎn)生的熱的量是大量的，并且冷卻劑的供給量是不充分的，使 得電池的性能被進一步降低。
[0017] 因此，在單元堆內(nèi)，基于在參考電流下電池位置的平均電池電壓可具有基于冷卻 劑的流量的偏差，并且隨著冷卻劑的流量的減少，偏差進一步增加。
[0018] 此外，在低溫溢流條件下觀察依賴于反應(yīng)氣體和冷卻劑在單元堆的電池之間的分 布偏差的性能偏差。在低溫溢流條件中，與高溫條件相反，單元堆的入口電池可W是過冷 的，使得與遠端電池相比性能頗為降低。在低溫條件下的電池平均電壓可W隨時間的推移 因溢流而逐漸減少。
[0019] 如上所述，在燃料電池堆中，因為反應(yīng)氣體和冷卻劑入口 /出口通道僅形成于第 一側(cè)表面內(nèi)，所W電池之間的性能偏差可產(chǎn)生于整個單元堆中，運尤其是因為當(dāng)供給反應(yīng) 氣體和冷卻劑的流體時因電池之間的分布差異所造成的溫度不均勻性所致。
[0020] 因為遠端電池基本上在高溫條件下被加熱并且入口電池基本上在低溫條件下被 冷卻，所化會產(chǎn)生電池之間的性能偏差，因此，期望冷卻性能的改善。
[0021] 在該背景部分中公開的上述信息僅用于增強對本發(fā)明背景的理解，因此可包含并 不構(gòu)成本國本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0022] 在優(yōu)選方面，本發(fā)明提供了已簡化歧管塊結(jié)構(gòu)的燃料電池堆。因此，通過改變反應(yīng) 氣體和冷卻劑入口/出口通道相對于單元堆的位置W及改善單元堆和封裝件的禪和連接 結(jié)構(gòu)，可W使單元堆的電池之間的性能偏差最小。
[0023] 在示例性實施例中，燃料電池堆可包括：至少一個包括單元電池的組裝件的單元 堆；W及保護單元堆的封裝件。具體地，將反應(yīng)氣體供給至單元堆的反應(yīng)氣體入口 /出口通 道可形成于封裝件的第一側(cè)表面，將冷卻劑供給至單元堆的冷卻劑入口 /出口通道可形成 于封裝件的第二側(cè)表面。
[0024] 封裝件可包括其中形成有反應(yīng)氣體入口 /出口通道的第一通道塊W及其中形成 有冷卻劑入口/出口通道的第二通道塊。
[00巧]第一通道塊可包括封裝件的第一側(cè)覆蓋件，并且第二通道塊可包括封裝件的第二 側(cè)覆蓋件。
[0026] 在示例性實施例中，燃料電池堆可包括：至少一個包括單元電池的組裝件的單元 堆；W及保護單元堆的封裝件。特別地，封裝件可包括：保護單元堆的下部的下覆蓋件；保 護單元堆的第一側(cè)的第一側(cè)覆蓋件；保護單元堆的第二側(cè)的第二側(cè)覆蓋件；W及保護單元 堆的上部的上覆蓋件。而且，將反應(yīng)氣體供給至單元堆的反應(yīng)氣體入口 /出口通道可形成 于第一側(cè)覆蓋件，并且將冷卻劑供給至單元堆的冷卻劑入口 /出口通道可形成于第二側(cè)覆 蓋件D
[0027] 第一側(cè)覆蓋件可包括在其中形成有反應(yīng)氣體入口 /出口通道并且被固定至預(yù)先 確定的安裝部件的第一通道塊。
[0028] 第二側(cè)覆蓋件可包括在其中形成有反應(yīng)氣體入口 /出口通道并且被固定至上述 安裝部件的第二通道塊。
[0029] 另外，被固定至安裝部件的安裝支架可W與第一側(cè)覆蓋件和第二側(cè)覆蓋件一體形 成。
[0030] 此外，第一通道塊可通過反應(yīng)氣體入口 /出口通道被連接至單元堆的第一側(cè)，并 且第二通道塊可通過冷卻劑入口/出口通道被連接至單元堆的第二側(cè)。
[0031] 在根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的燃料電池堆中，下覆蓋件可形成為"一"、 "L_W、或[，，的橫截面形狀并且被配置成包封和保護單元堆、第一側(cè)覆蓋件和第二側(cè) 覆蓋件的下部。
[0032] 在根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的燃料電池堆中，上覆蓋件可形成為"曰"或 "^ "的橫截面形狀并且被配置成包封和保護單元堆、第一側(cè)覆蓋件和第二側(cè)覆蓋件的上 部。
[0033] 因為在堆中用于將反應(yīng)氣體和冷卻劑供給至單元堆的入口 /出口通道分別單獨 地形成于第一側(cè)覆蓋件作為第一通道塊和第二側(cè)覆蓋件作為第二通道塊，所W可W簡化反 應(yīng)氣體和冷卻劑的歧管塊結(jié)構(gòu)。
[0034] 另外，因為反應(yīng)氣體入口 /出口通道形成于封裝件的第一側(cè)，并且冷卻劑入口 /出 口通道形成于基于單元堆的封裝件的第二側(cè)，所W可使單元堆的電池之間的整個性能偏差 最小。
[0035] 此外，提供的是包括如本文所述的燃料電池堆的燃料電池系統(tǒng)。
[0036] 還提供的是包括優(yōu)選的燃料電池系統(tǒng)的車輛，其中燃料電池系統(tǒng)包括如本文所述 的本發(fā)明的燃料電池堆。
[0037]同樣地，優(yōu)選的燃料電池堆的組裝件可具有如本文所述的燃料電池堆。
[0038] 下文將公開本發(fā)明的其它方面。
【附圖說明】
[0039] 提供附圖是為了描述