CN103633346A - 一种简化的燃料电池结构 - Google Patents

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Abstract

一种简化的燃料电池结构，包括一体化端板和多节单池，多节单池与两个一体化端板之间不设集流板和假电池，一体化端板由导电材料制成，导电材料制成的端板的不与多节单池接触的表面进行绝缘处理，端板与多节单池接触面上加工有氢气流道、空气流道和冷却液流道，各流道间通过密封胶线隔离，端板侧面分别加工有与电堆正负极出线的接口。有益效果是；一体化端板集成了端板、集流板和假电池的功能，减小了电堆体积和电堆重量，有助于提升电堆的体积比功率密度和重量比功率密度；减少了电堆部件，电堆结构简化，可靠性提升，也提高了电堆组装和维修效率；只需改动端板流场结构即可调整电堆“假电池”的边缘效应功能，便于结构优化。

Description

一种简化的燃料电池结构
技术领域
本发明属于燃料电池技术领域，尤其涉及质子交换膜燃料电池电堆结构。
背景技术
现有技术中，当燃料电池电堆单池数量较多时，为了保证各单池性能的一致性，通常在集流板和端板之间设有一到数节不等的假电池，以避免气体分配的边缘效应。其不足是：假电池等占据了一定的体积，而且具有一定的重量，影响了电堆体积比功率和重量比功率的有效提升，也增加了系统的复杂性，降低可靠性。
发明内容
本发明的目的是提供一种燃料电池一体化端板，将端板、集流板和假电池集成为一体。
本发明的技术方案是：一种简化的燃料电池结构，包括端板和多节单池，多节单池置于两端板之间，其特征在于：所述多节单池与两端板之间不设集流板和假电池，单池与两端板直接接靠；所述端板为，所述一体化端板由导电材料制成，导电材料制成的端板的不与多节单池接触的表面覆有绝缘层，端板与多节单池接触面上加工有氢气流道、空气流道和冷却液流道，各流道间通过密封胶线隔离，端板上的氢气流道、空气流道和冷却液流道分别与电堆的氢气通道、空气通道和冷却液通道相通；端板侧面分别加工有与电堆正负极出线的接口，电堆正负极出线连接在接口上。
本发明所述一种简化的燃料电池结构，其特征在于：所述导电材料制成的一体化端板包括金属一体化端板或碳纤维一体化端板。
本发明所述一种简化的燃料电池结构，其特征在于：所述金属一体化端板包括不锈钢一体化端板、铝合金一体化端板、铜一体化端板或镍一体化端板，对不锈钢一体化端板、铜一体化端板和镍一体化端板的不与多节单池接触的表面的绝缘层是喷塑处理的涂塑层，对铝合金一体化端板不与多节单池接触的表面的绝缘层是阳极氧化处理的氧化层。
本发明所述一种简化的燃料电池结构，其特征在于：所述对碳纤维一体化端板的不与多节单池接触的表面的绝缘层是涂覆树脂及加热固化处理的树脂层。
本发明的有益效果是；
1）端板集成了端板、集流板和假电池的功能，在电堆厚度方向只有端板，无集流板和假电池，在保证功能的同时减小了电堆体积和电堆重量，有助于提升电堆的体积比功率密度和重量比功率密度，使其更适于在汽车等集成度要求高的场所应用；
2）无集流板和假电池，在保证功能的同时较少了电堆部件，电堆结构简化，可靠性提升，也提高了电堆组装和维修效率；
3）只需改动端板流场结构即可调整电堆“假电池”的边缘效应功能，便于结构优化。
附图说明
图1为现有技术燃料电池电堆典型结构示意图
图2为本发明的结构简化的燃料电池电堆结构示意图
图中，1.端板；2.假电池；3.集流板；4.多节单池；5.接口；6.端板上的氢气流道、空气流道和冷却液流道；7.一体化端板。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
简化的燃料电池结构包括端板和多节单池4，多节单池4置于两端板之间，多节单池4与两端板之间不设集流板3和假电池2，单池与两端板直接接靠；端板为一体化端板7，一体化端板7由导电材料制成，是金属一体化端板或碳纤维一体化端板，端板的不与多节单池接触的表面覆有绝缘层，金属一体化端板包括不锈钢一体化端板、铝合金一体化端板、铜一体化端板或镍一体化端板，对不锈钢一体化端板、铜一体化端板和镍一体化端板的不与多节单池接触的表面的绝缘层是喷塑处理的涂塑层，对铝合金一体化端板不与多节单池接触的表面的绝缘层是阳极氧化处理的氧化层；对碳纤维一体化端板的不与多节单池接触的表面的绝缘层是涂覆树脂及加热固化处理的树脂层；一体化端板7与多节单池接触面上加工有氢气流道、空气流道和冷却液流道6，各流道间通过密封胶线隔离，一体化端板上的氢气流道、空气流道和冷却液流道6分别与电堆的氢气通道、空气通道和冷却液通道相通；一体化端板7侧面分别加工有电堆正负极出线的接口5，电堆正负极出线连接在接口5上。
实施例的电堆结构由150节单池4和两侧各一片的一体化端板7组成。一体化端板7尺寸为150mm×400mm×30mm，为碳纤维一体化端板。
碳纤维一体化端板的制备过程如下：
将碳纤维端板在环氧树脂中浸渍后，于200℃下加热固化30min，使其表面绝缘；在浸渍过环氧树脂的碳纤维端板侧面加工出10mm×20mm×50mm的深孔，将电堆正负极出线接口5插入，以导出反应电流；
在浸渍过环氧树脂的碳纤维端板与多节单池接触面上，通过机械打磨掉表面环氧树脂绝缘层，使其能起到传导电流的作用；然后分别加工有氢气流道、空气流道和冷却液流道6，各流道间通过密封胶线隔离，氢气流道、空气流道和冷却液流道6分别与电堆的氢气通道、空气通道和冷却液通道相通，起到假电池作用，制成碳纤维一体化端板。

Claims (4)

1.一种简化的燃料电池结构，包括端板和多节单池（4），多节单池（4）置于两端板之间，其特征在于：所述多节单池（4）与两端板之间不设集流板（3）和假电池（2），单池与两端板直接接靠；所述端板为一体化端板（7），所述一体化端板（7）由导电材料制成，导电材料制成的端板的不与多节单池接触的表面覆有绝缘层，一体化端板（7）与多节单池接触面上加工有氢气流道、空气流道和冷却液流道（6），各流道间通过密封胶线隔离，一体化端板上的氢气流道、空气流道和冷却液流道（6）分别与电堆的氢气通道、空气通道和冷却液通道相通；一体化端板（7）侧面分别加工有电堆正负极出线的接口（5），电堆正负极出线连接在接口（5）上。
2.根据权利要求1所述一种简化的燃料电池结构，其特征在于：所述导电材料制成的一体化端板（7）包括金属一体化端板或碳纤维一体化端板。
3.根据权利要求2所述一种简化的燃料电池结构，其特征在于：所述金属一体化端板包括不锈钢一体化端板、铝合金一体化端板、铜一体化端板或镍一体化端板，对不锈钢一体化端板、铜一体化端板和镍一体化端板的不与多节单池接触的表面的绝缘层是喷塑处理的涂塑层，对铝合金一体化端板不与多节单池接触的表面的绝缘层是阳极氧化处理的氧化层。
4.根据权利要求2所述一种简化的燃料电池结构，其特征在于：所述对碳纤维一体化端板的不与多节单池接触的表面的绝缘层是涂覆树脂及加热固化处理的树脂层。
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