[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2个缠绕带，绝缘杆以及与所述缠绕带数量相同的绑扎头；所述至少2个缠绕带间隔设置，所述缠绕带的两端通过所述绑扎头连接，以形成紧固环，所述紧固环套设在所述燃料电池电堆上；所述绝缘杆夹设在所述燃料电池电堆的堆芯与所述缠绕带之间，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；所述燃料电池电堆的进气端板或盲端封板上设置有用于容纳所述绑扎头的沉槽。绑扎头落在沉槽内，减小绑扎头突出进气端板的高度，绝缘杆隔绝堆芯与缠绕带间的电传递，通过绝缘杆实现钢带和电堆之间的绝缘，不需要增加端板面积，提高功率体积密度。

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(protonexchangemembranefuelcell,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2个缠绕带，绝缘杆以及与所述缠绕带数量相同的绑扎头；所述至少2个缠绕带间隔设置，所述缠绕带的两端通过所述绑扎头连接，以形成紧固环，所述紧固环套设在所述燃料电池电堆上；所述绝缘杆夹设在所述燃料电池电堆的堆芯与所述缠绕带之间，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；所述燃料电池电堆的进气端板或盲端封板上设置有用于容纳所述绑扎头的沉槽。

进一步地，所述缠绕带的两端均设置有挂钩部，所述缠绕带通过所述挂钩部与所述绑扎头连接。

进一步地，所述绑扎头为分体式结构，所述绑扎头包括螺纹紧固件和两个接头，所述缠绕带的两端分别与两个所述接头连接，两个所述接头通过螺纹紧固件连接。

进一步地，各所述接头均包括连接部和位于所述连接部两端的限位部，所述缠绕带的两个挂钩部分别钩挂在两个所述接头的连接部上，并通过所述限位部限位，所述限位部内均开设有用于安装所述螺纹紧固件的对接孔。

进一步地，所述缠绕带绕设在平行于所述燃料电池电堆的双极板的长度方向的两个相对侧面以及所述进气端板或所述盲端封板上，所述缠绕带位于所述两个相对侧面的部分和所述堆芯之间均设置有1个所述绝缘杆。

进一步地，位于外侧的两个所述绝缘杆中，至少一个所述绝缘杆具有包覆所述堆芯的端面的折弯部。