[发明专利]一种燃料电池电堆、燃料电池以及车辆

说明书

本发明公开了一种燃料电池电堆、燃料电池和车辆，该燃料电池电堆包括至少4个拉杆以及与拉杆数量相同的绝缘杆，至少4个拉杆分布在燃料电池电堆的4个侧面上，拉杆包括拉杆本体以及位于拉杆本体两端的连接部，拉杆通过连接部分别与燃料电池电堆的进气端板的侧面以及盲端封板的侧面连接，进气端板和盲端封板的侧面上均设置有用于容纳连接部的沉槽，连接部与沉槽连接；绝缘杆设置在燃料电池电堆的堆芯与拉杆主体之间，且绝缘杆的两端分别与燃料电池电堆的进气端绝缘板和盲端绝缘板接触。燃料电池电堆通过侧面连接以及设置沉槽，使得燃料电池电堆的绝缘以及封装方向的紧固均不需要扩大端板的面积，且有效缩小体积，有利于提高体积功率密度。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池电堆、燃料电池以及车辆。

背景技术

质子交换膜燃料电池(proton exchangemembrane fuel cell,PEMFC)是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的发电装置，其具有工作温度低、启动快、比功率高、结构简单和操作方便等优点，因此燃料电池被广泛地应用于汽车行业、能源发电、船舶工业、航空航天、家用电源等行业。

双极板和膜电极是燃料电池堆中的重要组成部分，双极板用于分配燃料、导电和支撑膜电极，膜电极是电化学反应发生的场所，双极板和膜电极堆叠并串联后组成燃料电池电堆。一个燃料电池又称为单电池，为了提高整个燃料电池的输出功率，通常会将多个单电池通过串联的方式层叠组合起来，从而组装形成燃料电池电堆。为了使燃料电池具有尽量小的接触电阻，就必须施加一定的作用力，使得气体扩散层被压缩，因此需要在电堆外部设置紧固件。

现有技术中，燃料电池电堆采用多个螺杆的方式进行固定，一方面，难以保证在燃料电池电堆上相对的两个螺杆的拧紧力一致，因此容易导致阳极端板和阴极端板由于受力不均而出现弯曲的现象，使得燃料电池电堆的膜电极和双极板上的压力不均匀，进而影响燃料电池电堆的性能。并且，螺杆通过螺母固定在端板上，螺母以及螺杆头部占用较大体积，减小整堆体积功率密度。另一方面，出于绝缘性考虑，端板面积大于电堆端面面积，使得螺杆与电堆之间具有一定安全间隙，实现空气绝缘，但也进一步缩小了整堆的体积功率密度。

综上所述，现有技术中螺杆固定的方案不利于体积功率密度的提高，且对燃料电池电堆的性能有一定的影响。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种燃料电池电堆、燃料电池以及车辆，明显提高了燃料电池电堆的功率密度。

实现本发明目的所采用的技术方案为，一种燃料电池电堆，包括至少4个拉杆以及与所述拉杆数量相同的绝缘杆，所述至少4个拉杆分布在所述燃料电池电堆的4个侧面上，所述拉杆包括拉杆本体以及位于所述拉杆本体两端的连接部，所述拉杆通过所述连接部分别与所述燃料电池电堆的进气端板的侧面以及盲端封板的侧面连接，所述进气端板和所述盲端封板的侧面上均设置有用于容纳所述连接部的沉槽，所述连接部与所述沉槽连接；所述绝缘杆设置在所述燃料电池电堆的堆芯与所述拉杆主体之间，且所述绝缘杆的两端分别与所述燃料电池电堆的进气端绝缘板和盲端绝缘板接触。

进一步地，所述拉杆和/或所述绝缘杆上设置有用于限制所述拉杆和所述绝缘杆相对位置的限位结构。

进一步地，所述限位结构包括相配合的凸台和定位槽，所述凸台设置在所述拉杆上，所述定位槽设置在所述绝缘杆上。

进一步地，所述拉杆还包括位于所述本体和所述连接部之间的弯曲部，以在所述拉杆本体与所述堆芯之间形成用于安装所述绝缘杆的空间。

进一步地，所述进气端绝缘板和/或所述盲端绝缘板的侧面上设置有用于限制所述绝缘杆轴向移动的限位块。

进一步地，所述绝缘杆呈槽型，所述绝缘杆套装在所述拉杆上，且所述绝缘杆分别与所述堆芯和所述拉杆接触。

进一步地，所述拉杆的截面为多边形。