[发明专利]燃料电池堆组件

说明书

本公开提供了一种用于车辆的燃料电池堆组件，其包括第一端板、第二端板以及设置在第一端板与第二端板之间的多个第一燃料电池。多个第一燃料电池可限定邻近薄燃料电池的厚燃料电池的重复模式。多个第一燃料电池中的各燃料电池具有活性区域厚度。本公开的燃料电池堆组件可进一步包括多个第二标称燃料电池。

技术领域

本公开涉及车辆中使用的燃料电池堆，并且更具体地涉及一种效率改进的燃料电池堆。

背景技术

以下公开内容涉及质子交换膜(PEM)燃料电池堆。制造方法还可用于其他类型的燃料电池堆，例如，SOFC燃料电池堆、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)或直接甲醇燃料电池(DMFC)。进一步地，本公开还可用于电解电池(例如，固体氧化物电解电池)以及此类电池堆。由于燃料电池或电解电池的电化学反应及功能并不构成本发明的实质内容，因此，这些内容将不在此进行详细描述，而是将其视为是本领域技术人员所熟知的。

在传统的燃料电池堆114(如图1A所示)中，多个燃料电池单元118与传统的平端板110组装形成燃料电池堆114。将理解的是，UEA 116可设置在双极板上，由此在其他结构相似的燃料电池118之间形成燃料电池118，其中额外燃料电池由虚线115示意性地示出。UEA116可包括被设置成邻近膜电解质组件(MEA)的阳极面和阴极面的扩散介质(也被称为气体扩散层)。MEA包括薄质子导电聚合物膜电解质，其中阳极电极膜形成在该膜电解质的一个面上，而阴极电极膜形成在其相对面上。一般而言，此类膜电解质由离子交换树脂制成，并通常包括全氟磺酸聚合物，例如，可从E.I.DuPont de NemeoursCo.购得的NAFION^TM。另一方面，阳极膜和阴极膜通常包括(1)细化分裂的碳微粒、附着在碳微粒的内、外表面上的非常细化分裂的催化剂微粒以及与催化剂微粒和碳微粒混合的质子导电材料(例如，NAFION^TM)或(2)仅催化剂微粒而无碳微粒分布在聚四氟乙烯(PTFE)粘结剂中。

燃料电池堆114的效率取决于各种UEA 116与双极板之间的小接触电阻。压缩力132必须足够大，并在燃料电池堆114的整个长度130上均匀分布，以确保各燃料电池118之间存在电接触；但该压缩力不得过大，以至于使得过多的压缩力132损坏电解质、电极或电互连，或阻碍流过UEA116的气流。为了保持燃料电池堆114的气密性，燃料电池堆的压缩对于燃料电池堆的各层之间的密封同样至关重要。然而，相当常见的是，沿着燃料电池堆114的长度130存在有各种压缩力132，从而导致燃料电池堆114的操作效率较低。

在这种情况下，燃料电池堆114内的特定区域可能会出现压缩力132过高的情况，而同一燃料电池堆内的其他区域则可能会出现压缩力132不足的情况。如图所示，若整个燃料电池堆上的力不均匀，则可能会导致燃料电池堆发生损坏或性能降低。因此，需要提供一种制造耐用的燃料电池堆的方法，其使得负载(压缩力132)沿着燃料电池堆的长度从一个端板均匀地分布至另一端板。

在本背景技术部分中公开的上述信息仅仅为了加强对本发明的背景技术的理解，因此，其可能含有并不构成这个国家的本领域技术人员已经知晓的现有技术的信息。因此，需要一种用于燃料电池堆的改进端板单元，其使得压缩负载能够在整个燃料电池堆上更好地进行分布。

发明内容

本公开提供了一种用于在车辆中使用的燃料电池堆组件，其中燃料电池堆中的各燃料电池的活性区域之间的压缩力基本上相等。换言之，整个燃料电池堆上的压缩力沿着燃料电池堆的长度均匀地分布。