CN100544089C - 用于燃料电池的集成汇流条 - Google Patents

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Abstract

提供了一种带有集成电传导系统的燃料电池系统，用来传输燃料电池组产生的电能。该电传导系统把电流传输到正极与负极，每个正极和负极都置于燃料电池组的公共端，以便减小用来把多个燃料电池组连接在一起的外部配线的数量。燃料电池组和电气系统都设置在壳体内。

Description

用于燃料电池的集成汇流条
技术领域
[0001]本发明涉及燃料电池系统，尤其是涉及与燃料电池组一起使用的集成汇流条。
背景技术
[0002]燃料电池系统包括燃料电池组，燃料电池组通过基于氢基进气(比如纯氢气或者氢气重整物)与氧化进气(比如纯氧气或含氧的空气)的反应产生电能。在质子交换膜(PEM)型燃料电池中，氢基进气供应到燃料电池的阳极，氧化剂被供应到燃料电池的阴极。PEM燃料电池包括膜电极组件(MEA)，这个组件包括稀薄的、质子传输的、不导电的固体聚合物膜-电解液，此电解液在它的其中一个面有阳极，在相反面有阴极。MEA夹在一对导电元件之间，这对导电元件用作阳极与阴极的集电器且在其中包含一些适合的通道和/或开孔，这些通道和/或开孔用来把燃料电池的气体反应物分配到相应的阳极与阴极催化剂表面。多个单独的燃料电池通常重叠在一起形成PEM燃料电池组。
[0003]通常多个燃料电池组以串联的方式组合，且通过高压外部连接导线连接在一起，如图3所示。而外部连接导线的使用会增大燃料电池组系统的体积、重量和复杂度。尤其，燃料电池组通常有正极102和负极104，这两个极位于燃料电池组100的两个相反端。因此，为了把多个燃料电池组100,100a串联起来，外部高压导线106就需要从燃料电池组100的一端连到相邻燃料电池组100a的另一端，如图3所示。外部导线106没有用电流接触器保护起来，而且会导致电磁干扰(EMI)的增加，这就需要屏蔽或其它的保护。外部导线106也会促成对额外的封装的需求。这样，完全绝缘并且屏蔽起来的导线会使得燃料电池系统的体积增大，重量增加。因此，就出现了对于减少了外部配线的系统的需求。
发明内容
[0004]本发明提供了一种带有集成电传导系统的燃料电池系统。由燃料电池组产生的电能通过电传导系统从燃料电池组向外传输。电传导系统和燃料电池系统两者都置于同一壳体内，这可以减少用来连接多个燃料电池组的外部配线。
[0005]本发明更多的应用领域可以从后文提供的详细描述中获知。应当理解，详细描述和具体的例子只是用来说明本发明的优选实施例，它们是出于说明的目的，而不是用来限制本发明的范围。
附图说明
[0006]通过详细描述和附图，可以更全面地理解本发明，其中，
[0007]图1是根据本发明的带有集成汇流条的燃料电池系统的透视图。
[0008]图2是图1中的燃料电池系统的分解透视图。
[0009]图3是现有技术中的燃料电池系统的透视图，该燃料电池系统包括由高压外部导线串联起来的燃料电池组。
具体实施方式
[0010]显而易见，下述对于优选实施例的描述本质上只是用作示范目的，而绝非对本发明及其应用和用途的限制。
[0011]现在来参见图1，其中显示了根据本发明原理的燃料电池系统10。燃料电池系统10包括和电传导系统14连接在一起的燃料电池组12(示意性地显示)。燃料电池组12和电传导系统14都置于壳体16内，壳体16的一部分在图中以虚线表示。
[0012]燃料电池产生的电能通过与电传导系统14相连的相邻正极18和负极20，而传输出燃料电池组12。如图2所示，燃料电池组12具有第一端22和第二端24，这两个端都和电传导系统14相连在一起。尤其是，电传导系统14还包括与正极18相连通的第一集电板26，以及与负极20相连通的第二集电板34，就如在下文中详细描述的一样。第一集电板26与燃料电池组12的第一个端22相连通，而第二集电板34则与燃料电池组12的第二端24相连通。第二集电板34通过传导汇流条30和负极20相连，传导汇流条30也和第三集电板32连接在一起。
[0013]第一集电板26包括正极18。正极18带有正电荷。第一集电板26是导电的，并且可以用任何金属，诸如铜来制成。第一集电板26和燃料电池组12的第一端22相连，这样，燃料电池组12所产生的电能就可以从那里通过。第一集电板26和第三集电板32由第一绝缘层36隔开。
[0014]集电板34，32两者都是导电的，并且可以用任何金属，诸如铜来制成。第一绝缘层36可由任何基本上不导电的材料制造而成。第三集电板32和壳体16的上盖64相邻，且包括带负电荷的负极20。第三集电板32还包括开孔40，正极18就可以从集电板32通过这个开孔40而无接触地穿过。在第三集电板32上的匹配凸缘42把传导汇流条30连到第三集电板32上。特别是，匹配凸缘42还包括多个开孔44，用来容纳从中穿过的多个标准紧固件46。如图所示，传导汇流条30通过紧固件46和匹配凸缘连接，然而，其它任何适合的固定机制也是可以使用的，比如焊接、粘合、压合或铆合。传导汇流条30还可以进一步与第二集电板34相连。
[0015]传导汇流条30通过匹配凸缘48和第二集电板34相连接。匹配凸缘48包括多个开孔50，用来容纳从中穿过的紧固件52。如图如示，传导汇流条30通过紧固件52和匹配凸缘48相连，然而，其它任何适合的固定机制也是可以使用的，比如焊接、粘合、压合或铆合。第二集电板34和燃料电池组12的第二端24相连通，并且带负电荷。第二集电板34还包括多个开孔54，它可以作为下面所描述的反应气体所用的通道。第二集电板34定位成和第二绝缘层38相邻。
[0016]第二绝缘层38位于第二集电板34和壳体16的下盖66之间。第二绝缘层38具有用于将第二绝缘层38固定到壳体16上的突出部56，以及多个开孔58，所述开孔58用来为反应气体提供通道，如下所述。第一绝缘层36位于第三集电板32和第一集电板26之间。第一绝缘层36用来使第一集电板26及正极18与带负电的第三集电板32绝缘隔离，并且第一绝缘层36具有可以让正极18从中穿过的开孔59。第一绝缘层36也有突出部60，其用来把绝缘层36固定到壳体16上。
[0017]传导汇流条30把第三集电板32和第二集电板34连接在一起，这样电荷就可以从那里流过。传导汇流条30包括多个开孔62，用来容纳来自第三集电板32的紧固件46和来自第二集电板34的紧固件52。传导汇流条30可以由任何传导材料，诸如铜来制造而成。
[0018]壳体16具有上盖64、下盖66和如图1中虚线所示的主体。上盖64封闭了燃料电池组12的第一端22，包括第一集电板26、第三集电板32和第一绝缘层36。下盖66封闭了燃料电池组12的第二端24，包括第二集电板34和第二绝缘层38。上盖64包括一对开孔70，用来容纳来自第一集电板26的正极18和来自第三集电板32的负极20。壳体16的下盖66包括用来接受氢基进气的阳极入口72a，用来接受氧化剂进气的阴极入口72b，以及其中冷却剂可从中通过的冷却剂入口72c。另外，下盖66还包括阳极排出口74a，阴极排出口74b和冷却剂排出口74c，这些排出口用来从燃料电池组12中排出废气和冷却剂。这样，当位于下盖66内时，第二集电板34和第二绝缘层38上的这些多个开孔54，58就相应地作为阳极与阴极的进气、废气以及冷却剂的通道。
[0019]燃料电池系统10使得多个燃料电池组12的连接能够借助于定位成彼此靠近的正极18和负极20来实现，而不是通过复杂笨重的配线系统来实现，从而减小了燃料电池系统10的装配空间和整体尺寸。另外，通过把传导汇流条30集成到壳体16内，就可以防止传导汇流条30在装配时被碰到或被错误地处理。传导汇流条30也可以用在不同尺寸的燃料电池组12中。而且，如果需要的话，第一集电板26上的正极18和第三集电板32上的负极20可以相应地沿着第一集电板26和第三集电板32而置于任何位置。
[0020]显而易见，对于本发明的描述只是示范性的，因此任何不偏离本发明要点的变型都落在本发明的范围内。这些变型并不认为是偏离了本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种燃料电池系统，包括：
壳体；
燃料电池组，其被置于所述壳体内，用来产生电能；
电传导系统，其包括与设在所述燃料电池组第一端的第一集电板相连接的第一极，以及与第二集电板相连接的第二极，所述第二集电板设在所述燃料电池组的所述第一端，并且通过绝缘层而与所述第一集电板隔开，所述第一集电板与第二集电板中的一个集电板连接到第三集电板上，所述第三集电板位于所述燃料电池组的第二端。
2.根据权利要求1所述燃料电池系统，其特征在于，所述壳体还包括：
与所述燃料电池组的所述第一端相邻的第一壳体盖部分，其包括用于容纳从中穿过的所述第一极和第二极的第一开孔和第二开孔；和
与所述燃料电池组的所述第二端相邻的第二壳体盖部分，其包括至少一条通道，其用于将至少一种反应物提供到所述燃料电池组中。
3.根据权利要求1所述燃料电池系统，其特征在于，所述第一集电板和第三集电板各自包括安装凸缘，所述安装凸缘用于连接到汇流条的相应的第一端和第二端上。
4.根据权利要求1所述燃料电池系统，其特征在于，连接到所述第二集电板的所述第二极延伸穿过所述第一集电板中的开孔。
5.根据权利要求1所述燃料电池系统，其特征在于，所述第一集电板和第二集电板用铜制成。
6.根据权利要求1所述燃料电池，其特征在于，所述绝缘层还包括凸缘，所述凸缘有助于将所述绝缘层固定到所述壳体上。
7.一种燃料电池系统，包括：
壳体；
置于所述壳体内的燃料电池组，其用于产生电能，并且包括第一端和第二端；
电气系统，其包括连接到所述燃料电池组第一端的用来向第一极传输电荷的第一集电板，以及连接到所述燃料电池组第二端的用来向第二极传输电荷的第二集电系统；且
其中，所述电气系统位于所述壳体内，并且所述第一极和第二极位于所述燃料电池组的所述第一端；
并且，所述第二集电系统还包括：
第二集电板，其包括所述第一极能够从中通过的至少一个开孔；
与所述燃料电池组的第二端相连的第三集电板，其包括至少一个开孔；
第一绝缘层，其包括所述第一极能够从中通过的至少一个开孔，并且位于所述第一集电板和第三集电板之间；和
导电条，其与所述第二集电板和所述第三集电板相连，以使电荷可从中流过。
8.根据权利要求7所述燃料电池系统，其特征在于，所述第三集电板和第二集电板用铜制成。
9.根据权利要求7所述燃料电池系统，其特征在于，所述第一集电板用铜制成。
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