[发明专利]燃料电池

说明书

本发明公开了燃料电池，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。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种燃料电池。

背景技术

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。

发明内容

本发明是基于发明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。

本发明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，本发明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。

根据本发明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；