CN100429819C

CN100429819C - 一种燃料电池堆

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Publication number: CN100429819C
Application number: CNB2005100907753A
Authority: CN
Inventors: 董俊卿
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2005-08-16
Filing date: 2005-08-16
Publication date: 2008-10-29
Anticipated expiration: 2025-08-16
Also published as: CN1917265A

Abstract

一种燃料电池堆包括第一和第二端板，第一和第二电流引流板，多个极板，多个膜电极以及密封垫圈，第二端板上有第一和第二连接口。极板上有与第一和第二连接口对应的第一和第二贯通孔。第二电流引流板和膜电极上分别有与第二端板上的第一和第二连接口对应的孔。极板一面的贯通孔周围分别有密封垫圈，另一面的中心孔周围以及板的外圆周分别有密封垫圈。所述燃料电池堆实现了螺栓与燃料通道的分离，而且燃料电池阴阳极的反应物质能分别均匀扩散至阴阳极的任何一个部分，同时阴阳极流场上没有“死区”部分，使得反应生成物和非反应物能够及时排除。并且本发明还具有构造简单，适应面广，且通过改变其尺寸和形状就可以满足不同设备要求的优点。

Description

一种燃料电池堆

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，尤其涉及一种燃料电池堆。

背景技术

燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的装置，它具有效率高，污染少和噪声低等特点。燃料电池可以只是一个单体燃料电池，也可以是由多个单体燃料电池构成的燃料电池组。

单体燃料电池一般包括质子交换膜1、阳极2、阴极3和导流极板4，如图1所示。

质子交换膜1是一种透水不透气的半透膜，它具有质子传导作用，还可以防止氧化剂和燃料发生混合爆炸。

阳极2是一种气体扩散电极，其支撑材料一般由导电的炭纤维或碳布组成。在阳极2和质子交换膜1之间为催化阳极反应的催化剂。该阳极催化剂一般为铂粉末、含铂的合金粉末、负载在载体上的铂或负载在载体上的含铂的合金粉末。所述含铂的合金含有铂和选自钌、锡、铱、锇、铼中的一种或几种。所述载体为具有较高的比表面且导电的载体，如活性炭。

阴极3也是一种气体扩散电极，其构成与阳极结构相同，差别在于阴极3与质子交换膜1之间的催化剂为催化阴极反应的催化剂。该阴极催化剂一般为铂粉末、负载在载体上的铂粉末。

阳极2和阴极3的外侧为导流极板4，导流极板4可以由石墨材料或金属材料制成。

在燃料电池中，一般用空气或氧气作为氧化剂，氢气或者甲醇、乙醇等用作燃料。例如，以甲醇为燃料，空气作为氧化剂，燃料电池在进行电化学反应时发生如下反应：

阳极CH₃OH+H₂O→CO₂+6H⁺+6e (1)

阴极3/2O₂+6H⁺+6e→3H₂O， (2)

阳极和阴极导致如下的总反应发生：

CH₃OH+3/2O₂→CO₂+2H₂O (3)

阳极2和阴极3的上述电化学反应使阳极2和阴极3之间产生电位差，阳极2生成的电子通过阳极2外层的导流极板4和外部导电体，最后被阴极3捕获。阳极2生成的质子则透过质子交换膜1直接传递给阴极3，这样就形成了电流。单体燃料电池正常工作时的电压在0.3V～1.0V之间，为了获得更高的电压和功率，在实际应用中经常将上述的单体燃料电池串联起来组成电池堆的形式。

现有的燃料电池堆如专利CN1374714A中所公开的，包括端板5，多个单元电池6，设置在单元电池6中心的燃料分配总管7，穿过所述燃料分配总管7的螺栓8，以及螺母9。其中，所述单元电池6包括电解质膜片10、分别位于所述电解质膜片10两侧的氧电极11和燃料电极12、位于氧电极11外侧的流场板13、以及分别位于所述流场板13和燃料电极12外侧的分隔板14，如图2所示。

该燃料电池堆中的燃料分配总管7附着在螺栓8上，因此当燃料为有机燃料时，长时间的使用会导致螺栓8的腐蚀和燃料的污染，而且对于燃料的密封也有较高的要求。

同时，其阴极流场为封闭流场，在流场内部有“死区”(即“dead-end”部分)，不利于氧化剂的扩散和产物水的排出。如果氧化剂使用空气，则在流场内部的“死区”部分还会造成氮气的富集。并且，其阳极流场同样为封闭流场，在流场内部也会形成“死区”。而且阳极流场的“死区”部分不能及时将从阴极反渗透过来的水排除，从而会造成水的富集。如果燃料使用甲醇等有机燃料，则在阳极生成的产物CO₂同样会在流场的“死区”部分富集。这些都会造成电池反应面积的减小和电池性能的降低。

发明内容

本发明针对现有技术的燃料电池堆中的螺栓容易被腐蚀，燃料易受污染，阴阳极流场内有“死区”部分的缺点，提供了一种螺栓不会被腐蚀，燃料不易被污染，阴阳极流场内无“死区”部分，且结构简单，装配紧凑的燃料电池堆。

本发明提供的燃料电池堆包括第一端板、第二端板、第一电流引流板、第二电流引流板、多个极板、多个膜电极以及密封垫圈。其中，所述第一端板、第二端板、第一电流引流板、第二电流引流板、极板以及膜电极上分别形成有中心孔。所述第二端板上有第一连接口和第二连接口。所述极板上有与第一连接口和第二连接口对应的第一贯通孔和第二贯通孔。所述第二电流引流板和膜电极上分别有与所述第二端板上的第一连接口和第二连接口以及所述极板上的第一贯通孔和第二贯通孔相对应的孔。所述极板的一面的第一贯通孔和第二贯通孔周围分别有密封垫圈，另一面的中心孔周围以及板的外圆周分别有密封垫圈。

本发明提供的燃料电池堆不仅实现了螺栓与燃料通道的分离，使燃料在不接触螺栓的情况下在电池内部密封传递，从而不会腐蚀螺栓、污染燃料。而且本发明通过采用具有各种形式的导流槽的流场板，使得燃料电池阴阳极的反应物质能够分别均匀地扩散至电池阴阳极的任何一个部分，由于在阴阳极流场上没有“死区”部分，使得反应生成物和非反应物都能够及时地排除，而不会富集在流场的某个区域中。另外本发明提供的燃料电池堆还具有构造简单灵活易于实现，体积功率密度高，适应面广，价格便宜等优点，且通过改变其尺寸和形状就可以满足不同的设备要求。

附图说明

图1为单体燃料电池电极结构示意图；

图2为专利CN1374714A中所公开的燃料电池堆的结构示意图；

图3为本发明的燃料电池堆的结构示意图；

图4为本发明的流场板的示意图；

图5为本发明的流场板的示意图；

图6为本发明的燃料电池堆的外部结构示意图；

图7为本发明的流场板的示意图；

图8为本发明的流场板的示意图；

图9为本发明的流场板的示意图；

图10为本发明的流场板的示意图；

图11本发明的燃料电池堆的结构示意图；

图12本发明的燃料电池堆的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式，对本发明作进一步的说明。

本发明提供的燃料电池堆包括第一端板15、第二端板16、第一电流引流板17、第二电流引流板18、多个极板19、多个膜电极20以及密封垫圈21。并且所述燃料电池堆还包括固定装置。

其中，所述极板19可以是一块板，该板包括正面19’和反面19”；或者极板19也可以包括两块紧密贴合的第一流场板19’和第二流场板19”。当极板19是一块板时，极板19的正面19’的形状结构以及作用等同于，当极板19包括两块流场板时，第一流场板19’的不与第二流场板19”贴合的表面的形状结构以及作用；而极板19的反面19”的形状结构以及作用等同于，当极板19包括两块流场板时，第二流场板19”的不与第一流场板19’贴合的表面的形状结构以及作用。由于在优选情况下，极板19包括紧密贴合的两块流场板，即第一流场板19’和第二流场板19”，并且，本领域的普通技术人员应当理解，极板19为一块板的情况可以通过将两块流场板集合成一块板而实现，此时一块板的正反面即等同于两块板不相互贴合的两个表面，因此，以下仅针对极板19包括两块流场板，即第一流场板19’和第二流场板19”的优选情况进行详细地说明。

所述第一端板15、第二端板16、第一电流引流板17、第二电流引流板18、第一流场板19’、第二流场板19”以及膜电极20的形状可以是各种形状，如圆形、椭圆形或多边形，优选为圆形、椭圆形或矩形。这些板的中心分别形成有中心孔38，所述中心孔38可以是各种形状，如圆形、椭圆形或多边形，优选为圆形、六边形或矩形。

所述第一端板15和第二端板16可以采用铝、不锈钢、钛或工程塑料等材料制成，且在所述第二端板16上与中心孔间隔一定距离的位置上设置有第一连接口28和第二连接口29，其中第一连接口28可以用作燃料或者空气的进口，而第二连接口29可以用作燃料或者空气的出口。

所述第一流场板19’和第二流场板19”可以采用石墨或金属材料，如钛、不锈钢、金、银或铜等导电性能良好的材料制成，且所述第一流场板19’和第二流场板19”上形成有与所述第二端板16上的第一连接口28和第二连接口29相对应的第一贯通孔26和第二贯通孔27。

所述第一电流引流板17和第二电流引流板18可以采用铜、不锈钢、钛、银、金或石墨等材料制成，用于引出电流并向外界输送电能。所述膜电极20由阴极扩散层、阳极扩散层、负载在扩散层上的催化层和质子交换膜构成，其组成、结构和各部件的材料为本领域技术人员所公知。且所述第二电流引流板18和膜电极20上也分别形成有与所述第二端板16上的第一连接口28和第二连接口29以及所述第一流场板19’和第二流场板19”上的第一贯通孔26和第二贯通孔27相对应的孔，这些互相贯通的孔可以是各种形状，如圆形、椭圆形或多边形，优选为圆形、六边形或矩形，它们共同组成了可供燃料或者空气传递的第一主通道35和第二主通道36。

密封垫圈21可以采用各种弹性材料，例如，可以选自渗透性熔胶塑料、橡胶、树脂、聚氨酯、聚酯、聚酰亚胺、泡沫材料中的一种或几种。

所述固定装置用于将第一端板15、第二端板16、第一电流引流板17、第二电流引流板18、多个第一流场板19’和第二流场板19”以及多个膜电极20紧固成一个整体。

根据本发明一个具体的实施方式，该固定装置包括第一板81、第二板82、以及第三板83。其中，第一板81和第三板83分别与第二端板16和第一端板15紧密贴合。第二板82可以通过各种公知的机械连接方式，如通过螺纹连接、焊接、粘合等，优选通过螺纹连接将第一板81和第三板83连接在一起，以使第一板81、第二板82和第三板83共同构成密闭的箱体。并且，所述第一板81上形成有分别与第二端板16上的第一连接口28和第二连接口29相对应的第一孔31和第二孔32，其中第一孔31用作空气的进口，第二孔32用作空气的出口。另外，第一板81上还至少形成有一个第四孔24，该第四孔24与第二端板16上的中心孔38相连通，且该第四孔24用于向箱体中添加燃料，以及将电池堆中的反应生成物排放到箱体外部。

因此，在利用第一板81和第三板83以及第二板82对燃料电池堆进行紧固时，可以在通过螺纹连接将第二板82与第三板83连接到一起之后，将第一端板15、第一电流引流板17、若干个第一流场板19’和第二流场板19”、若干个膜电极20、第二电流引流板18以及第二端板16顺序放置在该箱体中，再通过螺纹连接将第一板81与第二板82连接在一起。其中，第一板81、第二板82和第三板83的尺寸以及它们所围成的箱体的形状和大小可以根据需要来改变。在此过程中，应当保证第一板81和第三板83分别与第二端板16和第一端板15紧密贴合。并且保证若干个第一流场板19’和第二流场板19”、若干个膜电极20以及第二电流引流板18上的贯通孔，分别与第二端板16上的第一连接口28和第二连接口29以及第一板81上的第一孔31和第二孔32相互对应并且相互贯通，以形成可供空气传递的第一主通道35和第二主通道36。最后，通过第一板81上的第四孔24向箱体中添加燃料，使燃料充满整个箱体。此种燃料电池堆在装配好之后的结构如图3所示。

其中，第一流场板19’的与第二流场板19”贴合的一面为光滑表面。而另一面形成有围绕中心孔38随流场板的形状分布的圆形或不规则形状的跑道式导流槽，如图4所示，该表面作为氧化气扩散流道面，用于使通过第一贯通孔26流入该表面的空气均匀分布于整个流场板上，并最终汇聚于第二贯通孔27。且第一流场板19’上的中心孔38周围以及板的外圆周分别设置有密封垫圈21，用来对空气进行隔绝，以防止空气扩散到阳极与燃料直接反应。

第二流场板19”的与第一流场板19’贴合的一面为光滑表面。而另一面形成有以直线或蛇形弯曲形式从中心孔38向四周发散的导流槽，如图5所示，该表面作为燃料扩散流道面，用于使燃料均匀分布于整个流场板上。且第二流场板19”上的第一贯通孔26和第二贯通孔27周围也分别设置有密封垫圈21，以防止空气向燃料极泄漏。

并且，第一流场板19’或第二流场板19”上所有导流槽的槽底面积之和与整个流场板的面积之比在1/3-4/5之间。第一流场板19’或第二流场板19”上导流槽的深度与流场板的厚度之比在1/5-1/2之间。在极板19为一块板的情况下，极板19的正面19’或反面19”上导流槽的深度与极板的厚度之比在1/5-1/3之间。

按照本发明一个具体的实施方式，所述第一端板15、第二端板16、第一电流引流板17、第二电流引流板18、第一流场板19’、第二流场板19”、膜电极20以及第一板81和第三板83均为圆形，第二板82为圆筒形，即所形成的燃料电池堆为圆柱体，如图6所示。此时，第一流场板19’的与第二流场板19”贴合的一面为光滑表面，而另一面形成有围绕中心孔38随流场板的圆形形状分布的一圈圈的跑道式导流槽，如图4所示。第二流场板19”的与第一流场板19’贴合的一面为光滑表面，而另一面形成有以直线或蛇形弯曲形式从中心孔38向四周发散的导流槽，如图5所示。其中，第一流场板19’或第二流场板19”上所有导流槽的槽底面积之和与整个流场板的面积之比为1/3。第一流场板19’或第二流场板19”上导流槽的深度与流场板的厚度之比为1/4。

按照本发明一个具体的实施方式，所述第一端板15、第二端板16、第一电流引流板17、第二电流引流板18、第一流场板19’、第二流场板19”、膜电极20以及第一板81和第三板83均为矩形，第二板82为方筒形，即所形成的燃料电池堆为六面体。此时，第一流场板19’的与第二流场板19”贴合的一面为光滑表面，而另一面形成有围绕中心孔38随流场板的矩形形状分布的连通第一贯通孔26和第二贯通孔27的导流槽，第一贯通孔26和第二贯通孔27分布在矩形流场板的对角线上，如图7所示。第二流场板19”的与第一流场板19’贴合的一面为光滑表面，而另一面形成有以直线或蛇形弯曲形式从中心孔38向四周发散的导流槽，第一贯通孔26和第二贯通孔27分布在矩形流场板的对角线上，如图8所示。其中，第一流场板19’或第二流场板19”上所有导流槽的槽底面积之和与整个流场板的面积之比为3/5。第一流场板19’或第二流场板19”上导流槽的深度与流场板的厚度之比为1/2。

按照本发明一个具体的实施方式，所述第一端板15、第二端板16、第一电流引流板17、第二电流引流板18、第一流场板19’、第二流场板19”、膜电极20以及第一板81和第三板83均为椭圆形，第二板82为椭圆筒形，即所形成的燃料电池堆为椭圆柱体。此时，第一流场板19’的与第二流场板19”贴合的一面为光滑表面，而另一面形成有围绕中心孔38随流场板的椭圆形形状分布的连通第一贯通孔26和第二贯通孔27的导流槽，第一贯通孔26和第二贯通孔27分布在椭圆形流场板的长轴上，如图9所示。第二流场板19”的与第一流场板19’贴合的一面为光滑表面，而另一面形成有以直线或蛇形弯曲形式从中心孔38向四周发散的导流槽，第一贯通孔26和第二贯通孔27分布在椭圆形流场板的长轴上，如图10所示。其中，第一流场板19’或第二流场板19”上所有导流槽的槽底面积之和与整个流场板的面积之比为1/2。第一流场板19’或第二流场板19”上导流槽的深度与流场板的厚度之比为1/3。

在利用第一板81和第三板83以及第二板82进行紧固的燃料电池堆中，燃料可以通过第一板81上的至少一个第四孔24进入燃料电池的内部，并通过中心孔向各个第二流场板19”的表面，即各个单元燃料电池的阳极侧扩散，再经阳极侧以直线或蛇形弯曲形式从中心孔向四周发散的导流槽扩散到流道面的每一个部分，以与第一流场板19’的表面，即阴极侧的氧化气发生电化学反应。由于所述流道为贯通孔，因此能够使燃料扩散至燃料电池中的任意区域，而且反应后的生成物还可以通过第一板81上的第四孔24从燃料电池的内部排出。在此过程中，由于流场上没有“死区”部分，因此不会造成反应产物CO₂在流道上富集。

而作为氧化气，如空气或氧气，由第一板81上的第一孔31经第一主通道35进入燃料电池的内部，由于将氧化气的进出管道分开，因此在电池阴极表面形成氧化气扩散的浓度梯度，有利于氧化气向第一流场板19’的表面，即各个单元燃料电池的阴极侧扩散，再经阴极侧上圆形或不规则形状的跑道式导流槽扩散到流道面的每一个部分，与阳极侧的氧化剂发生电化学反应。反应后的产物以及未反应物汇总到第二主通道36，最后从第一板81上的第二孔32流出燃料电池堆。在此过程中，由于流场上没有“死区”部分，因此不会发生流道堵水以及氮气富集现象。

此外，根据本发明另一具体的实施方式，所述固定装置还可以为螺栓22和螺帽23。第一端板15、第二端板16、第一电流引流板17、第二电流引流板18、第一流场板19’、第二流场板19”以及膜电极20上的中心孔38的直径大于螺栓22的直径，且中心孔38的形状与螺栓22的形状相适应。

螺栓22用于顺序穿过所述第一端板15、第二端板16、第一电流引流板17、第二电流引流板18、多个第一流场板19’和第二流场板19”以及多个膜电极20上的中心孔38，并利用螺帽23对燃料电池堆进行紧固。且螺帽23上形成有开孔30，用来为燃料电池堆提供氧化气体扩散的通道，该开孔30的尺寸与燃料电池堆的结构相适应，其大小至少能够保证足够的氧化气进出。所述螺栓22和螺帽23的尺寸与相应的燃料电池堆的结构相适应，其粗细至少能够保证对电池堆进行紧固。

因此，在利用螺栓22和螺帽23对燃料电池堆进行紧固时，可以首先将螺栓22和一个螺帽23固定，然后将第一端板15、第一电流引流板17、若干个第一流场板19’和第二流场板19”、若干个膜电极20、第二电流引流板18以及第二端板16通过各个板上的中心孔38顺序串在螺栓22上。在此过程中，必须注意保证若干个第一流场板19’和第二流场板19”、若干个膜电极20以及第二电流引流板18上的贯通孔分别与第二端板16上的第一连接口28和第二连接口29相对应并且相互贯通，以形成可供燃料传递的第一主通道35和第二主通道36。最后将另一螺帽23拧紧在螺栓22上，从而完成装配。此种燃料电池堆在装配好之后的结构如图11所示。

其中，第一流场板19’上的中心孔38周围以及板的外圆周分别设置有密封垫圈21，用来对燃料进行隔绝，以防止燃料扩散到阴极与氧化气直接反应。第一流场板19’的与第二流场板19”贴合的一面为光滑表面，而另一面形成有围绕中心孔38沿流场板的形状分布的圆形或不规则形状的跑道式导流槽，作为燃料扩散流道面，用于使通过第一贯通孔26流入该表面的燃料均匀分布于整个流场板上，并最终汇聚于第二贯通孔27。其中第一流场板19’上所有导流槽的槽底面积之和与整个流场板的面积之比在1/3-4/5之间，第一流场板19’上导流槽的深度与流场板的厚度之比在1/5-1/2之间。

第二流场板19”上的第一贯通孔26和第二贯通孔27周围也分别设置有密封垫圈21，以防止燃料向氧化气极泄漏。第二流场板19”的与第一流场板19’贴合的一面为光滑表面，而另一面形成有以直线或蛇形弯曲形式从中心孔38向四周发散的导流槽，作为氧化气扩散流道面，如图5所示。

按照本发明一个具体的实施方式，所述第一端板15、第二端板16、第一电流引流板17、第二电流引流板18、第一流场板19’、第二流场板19”以及膜电极20均为圆形。此时，第一流场板19’的与第二流场板19”贴合的一面为光滑表面，而另一面形成有围绕中心孔38随流场板的圆形形状分布的一圈圈的跑道式导流槽，用于使通过第一贯通孔26流入该表面的燃料均匀分布于整个流场板上，并最终汇聚于第二贯通孔27，如图4所示。其中，第一流场板19’上所有导流槽的槽底面积之和与整个流场板的面积之比为1/3，第一流场板19’上导流槽的深度与流场板的厚度之比为1/4。

按照本发明一个具体的实施方式，所述第一端板15、第二端板16、第一电流引流板17、第二电流引流板18、第一流场板19’、第二流场板19”以及膜电极20均为矩形。此时，第一流场板19’的与第二流场板19”贴合的一面为光滑表面，而另一面形成有围绕中心孔38随流场板的矩形形状分布的连通第一贯通孔26和第二贯通孔27的跑道式导流槽，用于使通过第一贯通孔26流入该表面的燃料均匀分布于整个流场板上，并最终汇聚于第二贯通孔27，如图7所示。其中，第一贯通孔26和第二贯通孔27分布在矩形流场板的对角线上，且第一流场板19’上所有导流槽的槽底面积之和与整个流场板的面积之比为3/5，第一流场板19’上导流槽的深度与流场板的厚度之比为1/2。

按照本发明一个具体的实施方式，所述第一端板15、第二端板16、第一电流引流板17、第二电流引流板18、第一流场板19’、第二流场板19”以及膜电极20均为椭圆形。此时，第一流场板19’的与第二流场板19”贴合的一面为光滑表面，而另一面形成有围绕中心孔38随流场板的椭圆形形状分布的连通第一贯通孔26和第二贯通孔27的跑道式导流槽，用于使通过第一贯通孔26流入该表面的燃料均匀分布于整个流场板上，并最终汇聚于第二贯通孔27，如图9所示。其中，第一贯通孔26和第二贯通孔27分布在椭圆形流场板的长轴上，且第一流场板19’上所有导流槽的槽底面积之和与整个流场板的面积之比为1/2，第一流场板19’上导流槽的深度与流场板的厚度之比为1/3。

在利用螺栓22和螺帽23进行紧固的燃料电池堆中，作为氧化气体，如空气或氧气可以通过自然对流进入燃料电池的内部，并向第二流场板19”的表面，即各个单元燃料电池的阴极侧扩散，再经阴极侧以直线或蛇形弯曲形式从中心孔向四周发散的导流槽扩散到流道面的每一个部分，以与第一流场板19’的表面，即阳极侧的燃料发生电化学反应。由于所述流道为贯通孔，因此能够使氧化气扩散至任意区域，以及时补充燃料电池反应所需的新鲜氧化气，并将反应的产物以及未反应物带出燃料电池流道，从而不会发生流道堵水以及氮气富集现象。

而燃料由第一连接口28经第一主通道35进入燃料电池的内部，由于将燃料的进出管道分开，因此在电池阳极表面形成燃料扩散的浓度梯度，有利于燃料向第一流场板19’的表面，即各个单元燃料电池的阳极侧扩散，再经阳极侧上圆形或不规则形状的跑道式导流槽扩散到流道面的每一个部分，与阴极侧的氧化剂发生电化学反应，反应后的燃料汇总到第二主通道36，最后从第二端板16上的第二连接口29流出燃料电池堆。在此过程中，由于在流场上没有“死区”部分，因此不会造成反应产物CO₂在流道上富集。

图12为本发明另一实施方式的燃料电池堆的结构示意图。在此实施方式中，氧化剂不采用氧化气对流的形式，而使用风机37供气。风机37安装在一个螺帽23的外侧，同时，与风机37相对的另一个螺帽23上形成或不形成开孔30。本实施方式的其它方面与图11中所示的实施方式相同，因此本发明提供的燃料电池堆还可以包括安装在螺帽23的外侧的风机37。

Claims

1.一种燃料电池堆，其特征在于，该燃料电池堆包括第一端板(15)、第二端板(16)、第一电流引流板(17)、第二电流引流板(18)、多个极板(19)、多个膜电极(20)以及密封垫圈(21)，其中，所述第一端板(15)、第二端板(16)、第一电流引流板(17)、第二电流引流板(18)、极板(19)以及膜电极(20)上分别有中心孔(38)；所述第二端板(16)上有第一连接口(28)和第二连接口(29)；所述极板(19)上有与第一连接口(28)和第二连接口(29)相对应的第一贯通孔(26)和第二贯通孔(27)；所述第二电流引流板(18)和膜电极(20)上分别有与所述第二端板(16)上的第一连接口(28)和第二连接口(29)以及所述极板(19)上的第一贯通孔(26)和第二贯通孔(27)相对应的孔；所述极板(19)的一面的第一贯通孔(26)和第二贯通孔(27)周围分别有密封垫圈(21)，另一面的中心孔(38)周围以及板的外圆周分别有密封垫圈(21)。

2.根据权利要求1所述的燃料电池堆，其中，所述极板(19)为一块板，且极板(19)的正面(19’)上的中心孔(38)周围以及板的外圆周分别设置有密封垫圈(21)，极板(19)的反面(19”)上的第一贯通孔(26)和第二贯通孔(27)的周围也分别设置有密封垫圈(21)。

3.根据权利要求2所述的燃料电池堆，其中，所述第一端板(15)、第二端板(16)、第一电流引流板(17)、第二电流引流板(18)、极板(19)以及膜电极(20)为圆形、矩形或椭圆形。

4.根据权利要求3所述的燃料电池堆，其中，所述极板(19)的正面(19’)形成有围绕中心孔(38)随流场板的形状分布的圆形或不规则形状的跑道式导流槽，且所述导流槽连通第一贯通孔(26)和第二贯通孔(27)。

5.根据权利要求4所述的燃料电池堆，其中，所述极板(19)的正面(19’)上所有导流槽的槽底面积之和与整个极板的面积之比在1/3-4/5之间。

6.根据权利要求4所述的燃料电池堆，其中，所述极板(19)的正面(19’)上导流槽的深度与极板的厚度之比在1/5-1/3之间。

7.根据权利要求3所述的燃料电池堆，其中，所述极板(19)的反面(19”)形成有以直线或蛇形弯曲形式从中心孔(38)向四周发散的导流槽。

8.根据权利要求7所述的燃料电池堆，其中，所述极板(19)的反面(19”)上所有导流槽的槽底面积之和与整个极板的面积之比在1/3-4/5之间。

9.根据权利要求7所述的燃料电池堆，其中，所述极板(19)的反面(19”)上导流槽的深度与极板的厚度之比在1/5-1/3之间。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的燃料电池堆，其中，所述燃料电池堆还包括固定装置，所述固定装置包括第一板(81)、第二板(82)、以及第三板(83)，第一板(81)和第三板(83)分别与第二端板(16)和第一端板(15)紧密贴合，第二板(82)机械连接第一板(81)和第三板(83)，所述第一板(81)上有分别与第二端板(16)上的第一连接口(28)和第二连接口(29)相对应的第一孔(31)和第二孔(32)，第一板(81)上形成有至少一个第四孔(24)，所述第四孔(24)与第二端板(16)上的中心孔(38)相连通。

11.根据权利要求10所述的燃料电池堆，其中，所述第二板(82)与第一板(81)和第三板(83)之间通过螺纹连接。

12.根据权利要求11所述的燃料电池堆，其中，所述第一板(81)和第三板(83)为圆形、矩形或椭圆形，所述第二板(82)为圆筒形、方筒形或椭圆筒形。

13.根据权利要求1所述的燃料电池堆，其中，所述极板(19)包括紧密贴合的第一流场板(19’)和第二流场板(19”)，且第一流场板(19’)上的中心孔(38)周围以及板的外圆周分别设置有密封垫圈(21)，第二流场板(19”)上的第一贯通孔(26)和第二贯通孔(27)的周围也分别设置有密封垫圈(21)。

14.根据权利要求13所述的燃料电池堆，其中，所述第一端板(15)、第二端板(16)、第一电流引流板(17)、第二电流引流板(18)、第一流场板(19’)、第二流场板(19”)以及膜电极(20)为圆形、矩形或椭圆形。

15.根据权利要求14所述的燃料电池堆，其中，所述第一流场板(19’)的与第二流场板(19”)贴合的一面为光滑表面，而另一面形成有围绕中心孔(38)随流场板的形状分布的圆形或不规则形状的跑道式导流槽，且所述导流槽连通第一贯通孔(26)和第二贯通孔(27)。

16.根据权利要求15所述的燃料电池堆，其中，所述第一流场板(19’)上所有导流槽的槽底面积之和与整个流场板的面积之比在1/3-4/5之间。

17.根据权利要求15所述的燃料电池堆，其中，所述第一流场板(19’)上导流槽的深度与流场板的厚度之比在1/5-1/2之间。

18.根据权利要求14所述的燃料电池堆，其中，所述第二流场板(19”)的与第一流场板(19’)贴合的一面为光滑表面，而另一面形成有以直线或蛇形弯曲形式从中心孔(38)向四周发散的导流槽。

19.根据权利要求18所述的燃料电池堆，其中，所述第二流场板(19”)上所有导流槽的槽底面积之和与整个流场板的面积之比在1/3-4/5之间。

20.根据权利要求18所述的燃料电池堆，其中，所述第二流场板(19”)上导流槽的深度与流场板的厚度之比在1/5-1/2之间。

21.根据权利要求13-20中任意一项所述的燃料电池堆，其中，所述燃料电池堆还包括固定装置，所述固定装置包括第一板(81)、第二板(82)、以及第三板(83)，第一板(81)和第三板(83)分别与第二端板(16)和第一端板(15)紧密贴合，第二板(82)机械连接第一板(81)和第三板(83)，所述第一板(81)上有分别与第二端板(16)上的第一连接口(28)和第二连接口(29)相对应的第一孔(31)和第二孔(32)，第一板(81)上形成有至少一个第四孔(24)，所述第四孔(24)与第二端板(16)上的中心孔(38)相连通。

22.根据权利要求21所述的燃料电池堆，其中，所述第二板(82)与第一板(81)和第三板(83)之间通过螺纹连接。

23.根据权利要求22所述的燃料电池堆，其中，所述第一板(81)和第三板(83)为圆形、矩形或椭圆形，所述第二板(82)为圆筒形、方筒形或椭圆筒形。

24.根据权利要求13-18中任意一项所述的燃料电池堆，其中，所述燃料电池堆还包括固定装置，所述固定装置包括螺栓(22)和螺帽(23)，所述螺帽(23)上形成有开孔(30)，螺栓(22)穿过各个板上的中心孔(38)，螺帽(23)紧固在螺栓(22)的两端。

25.根据权利要求24所述的燃料电池堆，其中，所述燃料电池堆还包括安装在螺帽(23)外侧的风机(37)，与所述风机(37)相对的另一个螺帽(23)上形成或不形成开孔(30)。