CN105580182A - 虚设电池以及燃料电池组 - Google Patents

Abstract

层压在燃料电池组(10)上且构造成不执行发电的虚设电池(200)包括：共同外观部分，该共同外观部分的外观与在燃料电池组中使用的且构造成执行发电的发电电池的外观相同；以及非共同外观部分，该非共同外观部分的外观与发电电池的外观不同。

Description

虚设电池以及燃料电池组

技术领域

本发明涉及一种用于燃料电池组的虚设电池以及一种包括该虚设电池的燃料电池组。

背景技术

已知一种燃料电池组，该燃料电池组除了具有发电功能的发电电池之外包括不具有发电功能的虚设电池(日本专利申请公报第2008-130350号(JP2008-130350A))。

在燃料电池组的制造中，首先制造发电电池和虚设电池，然后将该发电电池和该虚设电池组装在一起。在共同部件用于发电电池和虚设电池的情况下，可以降低其制造成本。然而，发电电池的外形类似于虚设电池的外形，使得发电电池可能会与虚设电池混淆。

发明内容

本发明的第一方面涉及一种虚设电池，该虚设电池被层压在燃料电池组中并且被构造成不执行发电。该虚设电池包括：共同外观部分，该共同外观部分具有第一外观，该第一外观与在所述燃料电池组中使用的且构造成执行发电的发电电池的外观相同；以及非共同外观部分，该非共同外观部分具有与发电电池的外观不同的第二外观。根据该虚设电池，该虚设电池除了其一部分之外包括共同外观部分，该共同外观部分的外观与在燃料电池组中使用的且构造成执行发电的发电电池的外观相同，由此能够以共同的制造过程制造虚设电池和发电电池。此外，虚设电池包括非共同外观部分，该非共同外观部分具有与发电电池的外观不同的形状，由此能够区分虚设电池和发电电池。

在虚设电池中，在发电电池和虚设电池被层压以形成燃料电池组的状态下，在从外侧能够观察到非共同外观部分的位置中可以设置该非共同外观部分。根据该虚设电池，即使在形成层压体之后，也能够区分虚设电池和发电电池并且能够容易地找出不恰当的组装。

在虚设电池中，非共同外观部分相对于发电电池而言可具有至少不同的颜色或不同的形状。根据该虚设电池，能够容易地区分发电电池和虚设电池。即使在虚设电池和发电电池被层压并组装在燃料电池组中之后，也能够区分虚设电池和发电电池，从而能够容易地找出不恰当的组装。

在虚设电池中，发电电池可包括膜电极组件、发电部分以及第一隔板，该发电部分具有通过橡胶或树脂包围膜电极组件的外边缘的第一框架，该发电部分夹在所述第一隔板之间；虚设电池可包括导电构件而不是膜电极组件、非发电部分以及第二隔板，该非发电部分具有通过橡胶或树脂包围该导电构件的外边缘的第二框架，该第二隔板具有与发电电池的隔板相同的形状并且将非发电部分夹在第二隔板之间；并且非共同外观部分可以是第二框架的一部分。根据该虚设电池，发电电池的第一框架被制成与非发电部分(虚设电池)的第二框架在形状上不同，使得无需提供任何新部件。

本发明的第二方面涉及一种燃料电池组。该燃料电池组包括：层压体，在该层压体中，彼此叠置地层压的多个发电电池和根据权利要求1至4中任一项所述的虚设电池被层压起来；以及端子板，该端子板设置在层压体的两端上。在发电电池的层压方向上，虚设电池设置在层压的发电电池的至少一端中。根据该燃料电池组，能够在外观上区分虚设电池和发电电池，由此能够容易地找出不恰当的组装。

注意，本发明可被实现为多个方面。例如，除了虚设电池之外，本发明可被实现为燃料电池组、用于燃料电池组的制造方法等等。

附图说明

将在下面参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中相同的标号表示相同的元件，并且附图中：

图1是示意性示出了根据本发明的实施例的燃料电池组的构造的示意图；

图2是示意性示出了发电电池和虚设电池的截面的解释图；

图3是示意性示出了从第一隔板侧观察一个电池的状态的平面图；并且

图4是图3中一部分的放大解释图。

具体实施方式

第一实施例：

图1是示意性示出了根据本发明的一个实施例的燃料电池组的构造的示意图。下文描述的燃料电池组10的每个构件均具有通孔、沟槽等等。然而，图1未示出通孔、沟槽等，而仅将燃料电池组10示出为大致长方体。燃料电池组10包括发电电池100、虚设电池200、端子板300、310，绝缘板320、压力板330、端板340以及张紧轴350。设置有多个发电电池100，使得多个发电电池100被层压以形成第一层压体105。虚设电池200放置在层压体105在层压方向上的任一侧上，以便形成第二层压体107。注意虚设电池200仅可放置在第一层压体105在层压方向上的任一侧上。此外，在图1中，仅一个虚设电池200放置在第一层压体105在层压方向上的每一侧上，但多个虚设电池200可放置在第一层压体105在层压方向上的这些侧中的至少一侧上。此外，第一层压体105的多个发电电池100中的一些发电电池可替换为虚设电池200，使得一个或多个虚设电池插入在两个发电电池100之间。端子板300、310可放置在相应虚设电池200在层压方向上的外侧。端子板300、310用于向外侧输出由发电电池100生成的电压和电流。绝缘板320和压力板以这样的顺序放置在端子板300在层压方向上的外侧上。绝缘板320使端子板300与压力板330电绝缘。端板340放置在端子板310在层压方向上的外侧上。张紧轴350通过预定力将从压力板330到端板340彼此固定。在燃料电池组10像这样被张紧轴350固定之后，燃料电池组10被覆盖有底盖360和顶盖(未示出)。注意，绝缘片370放置在底盖360与燃料电池组10之间。

图2是示意性示出了发电电池100和虚设电池200的截面的解释图。发电电池100包括膜电极组件110、第一气体扩散层124、第二气体扩散层126、第一隔板134、第二隔板136、橡胶框架140以及密封线150。膜电极组件110包括电解质膜112、第一催化层114以及第二催化层116。电解质膜112由质子导电离子交换膜形成，该质子导电离子交换膜由含氟树脂、诸如全氟化碳磺酸聚合物或烃类树脂制成。第一催化层114和第二催化层116形成在电解质膜112的相应表面上。在本实施例中，第一催化层114和第二催化层116均由催化剂载体颗粒(例如碳颗粒)和电解质(离聚物)制成，该催化剂载体颗粒承载铂催化剂或由铂和其它金属制成的铂合金催化剂。膜电极组件110的外边缘由橡胶框架140支撑。

第一气体扩散层124和第二气体扩散层126放置在膜电极组件110的相应侧上。第一气体扩散层124和第二气体扩散层126可为这样一种构件，该构件具有导电性、反应气体透过该构件、并且该构件扩散反应气体。在本实施例中，第一气体扩散层124和第二气体扩散层126通过使用利用碳无纺织物的碳布或碳纸而形成。在本实施例中，利用碳无纺织物的碳布或碳纸被用作第一气体扩散层124和第二气体扩散层126。然而，可以使用利用多孔金属网的反应气体通路或由金属多孔体构成的反应气体通路。

第一隔板134和第二隔板136分别放置在第一气体扩散层124和第二气体扩散层126的外侧上。第一隔板134和第二隔板136的外边缘的尺寸大约等于橡胶框架140的外边缘的尺寸。密封线150放置在第一隔板134与橡胶框架140之间以及第二隔板136与橡胶框架140之间。密封线150抑制反应气体的泄露。密封线150可与橡胶框架140一体地形成，或者O形环可被用作密封线150。

接下来将描述虚设电池200的构造。当设置虚设电池200时，发电电池100的散热环境大体上在所有发电电池100中是均等的，从而使得能够实现发电电池100之间的优良热平衡。为了形成发电电池100之间的良好接触压力平衡，优选的是虚设电池200具有与发电电池类似的形状。此外，在制造成本方面，如果能实现在虚设电池200与发电电池100之间使用共同部件，则能够降低制造成本。在虚设电池200的部件(第一隔板234、第二隔板246等等)当中，与发电电池100部件相同的部件所具有的参考标号为发电电池100的部件(第一隔板134、第二隔板136等等)的参考标号加100。在本实施例中，虚设电池200具有与发电电池100大约相同的构造。注意虚设电池200与发电电池100的不同之处在于，虚设电池200不包括膜电极组件110，并且与膜电极组件110对应的空间填充有气体扩散层224、226。虚设电池200的橡胶框架240的中央部分被开口且放置成使得第一气体扩散层224与第二气体扩散层226接触。第一气体扩散层224和第二气体扩散层226引起虚设电池200的第一隔板234与第二隔板236导电。注意，可设置其它类型的导电构件来代替气体扩散层224、226。对于导电构件，优选地使用不具有燃料电池发电性能的构件。

此外，优选的是，虚设电池200被构造成使得反应气体不在第一气体扩散层224和第二气体扩散层226中流动。在发电电池100中，在第一隔板134与橡胶框架140之间设置有使第一歧管与第一气体扩散层124连通的连通孔，并且在第二隔板136与橡胶框架140之间设置有使第二歧管与第二气体扩散层126连通的连通孔。同时，在虚设电池200中，这些连通孔被填充有例如橡胶，使得反应气体不会从第一歧管流至第一气体扩散层224，或者使反应气体不会从第二歧管流至第二气体扩散层226。

制冷剂通路160形成在两个发电电池100之间，并且制冷剂通路162形成在发电电池100与虚设电池200之间。两个发电电池100之间的制冷剂通路160由在两个发电电池100中的一个发电电池的第一隔板134外侧形成的沟槽(未示出)和在两个发电电池100中的另一个发电电池的第二隔板136外侧形成的沟槽(未示出)构成。发电电池100与虚设电池200之间的制冷剂通路162由在虚设电池200的第一隔板234外侧形成的沟槽(未示出)和在发电电池100的第二隔板136外侧形成的沟槽(未示出)构成。相应的密封线152放置在两个发电电池100之间以及发电电池100与虚设电池200之间，以便抑制制冷剂的泄露。密封线152可由例如O形环形成。虚设电池200邻近于端子板300。

图3是示意性示出了从第一隔板134侧观察一个电池的状态的平面图。注意，发电电池100的第一隔板134的形状与虚设电池200的第一隔板234的形状相同。图3中的括号中的参考标号指示用于虚设电池200的构件的参考标号。第一隔板134(234)是这样一种构件，其具有大致矩形形状，并且在其外边缘上具有多种类型的开口1341至1346(2341至2346)。与该多种类型的开口1341至1346类似的开口形成在发电电池100的第二隔板136和橡胶框架140中以及虚设电池200的两个隔板236和橡胶框架240中。当发电电池100和虚设电池200被层压时，这些开口彼此连接，以便形成用于供应和排放燃料气体的歧管、用于供应和排放氧化气体的歧管、以及用于供应和排放制冷剂的歧管。密封线150放置成包围这些开口1341至1346。

图4是图3的一部分(虚线部分)的放大解释图。在本实施例中，在第一隔板134的四个角部中的每个角部中均形成有凹口部134c。发电电池100的橡胶框架140的一部分145从凹口部134c突出。发电电池100的隔板134的形状与虚设电池200的隔板234的形状大体上相同。同时，发电电池100的橡胶框架140的从凹口部134c突出的形状与虚设电池200的橡胶框架240的形状部分地不同。即，如图4所示，发电电池100的橡胶框架140的从第一隔板134突出的突出部145的形状不同于虚设电池200的橡胶框架240的从第一隔板234突出的突出部245的形状。因此，即使在发电电池100与虚设电池200组装在一起之后，也能够基于突出部145与突出部245之间的形状差异而在外观上区分发电电池100和虚设电池200。即，虚设电池200的橡胶框架240的突出部245可被认为是非共同外观部分，该非共同外观部分的外观具有与发电电池100的其对应部分145不同的形状。虚设电池200的除非共同外观部分之外的其它部分可被认为是共同外观部分，该共同外观部分具有与发电电池100相同的外观。这里，共同外观部分的厚度可以与发电电池100的隔板134、136的厚度以及虚设电池200的隔板234、236的厚度大约相同。在这种情况下，能够从共同钢板形成用于发电电池100的隔板134、136以及用于虚设电池200的隔板234、236。此外，除了是否设置有膜电极组件110之外，发电电池100和虚设电池200仅在橡胶框架140、240的形状方面彼此稍有不同。因此，无需另一个新部件，并且能够通过使用相同的制造设备制造发电电池100和虚设电池200。这使得能够降低制造成本。

在本实施例中，橡胶框架140和橡胶框架240的具有不同形状的那些部分放置在于第一隔板134、234的角部中设置的凹口部134c、234c的位置中，由此在组装层压体105时允许其与张紧轴350以及上外壳干扰。这使得能够减小组装装置的尺寸。

注意，在本实施例中，虽然虚设电池200与发电电池100不同的部分(非共同外观部分)是橡胶框架140、240的放置在于第一隔板134、234的角部中设置的凹口部134c、234c中的形状，但该部分可为设置成能够被观察到的任意部分。此外，通常在层压之前检查发电电池100和虚设电池200的构件。鉴于此，可以在层压之后从外侧不能观察到彼此不同的部分的区域中放置该不同的部分，或者可以在层压之后从外侧能够观察到该不同的部分的区域中放置该不同的部分。在本实施例中，虚设电池200和发电电池100均为具有四个边的矩形形状。这里，虚设电池200的三个边可形成为与发电电池100的三个边相同的形状。当发电电池100和虚设电池200组装在一起时，虚设电池200的所述三个边形成为与发电电池100的所述三个边在外观方面具有相同的形状。因此，当发电电池100和虚设电池200被层压以形成第二层压体107时，能够改进到外壳的可安装性。第二层压体107具有大致长方体形状。例如，如果虚设电池200大于发电电池100，则虚设电池200从长方体部分地突出，使得必须考虑对于局部接触的措施。然而，前述构造不需要这种措施。此外，即使从外侧约束第二层压体107，也以平坦的方式形成其三个表面，使得能够在不受虚设电池200的位置和数目影响的情况下约束第二层压体107。

在本实施例中，橡胶框架140和橡胶框架240具有不同的形状，但可基于在外观上能够被观察到的其它元素而将它们彼此区分。例如，橡胶框架140和橡胶框架240形成为不同颜色。

在本实施例中，通过使用橡胶形成橡胶框架240，但橡胶框架240可为由树脂而不是橡胶制成的框架。此外，用于虚设电池200的隔板234(或隔板236)的形状或颜色与用于发电电池100的隔板134(或隔板136)的形状或颜色部分地不同。此外，替代改变橡胶框架240的形状或颜色，可在制造发电电池100和虚设电池200之后或之前的任意步骤中，在该发电电池和虚设电池中的至少一个的构件上设置识别标志(诸如识别记号、识别数字或条形码)。

上文已经基于一些实例描述本发明的实施例，但本发明的上述实施例旨在帮助理解本发明，而非限制本发明。本发明包括上述实施例的修改和替换，并且还包括其等价物。

Claims (5)

1.一种虚设电池，所述虚设电池被层压在燃料电池组中并且被构造成不执行发电，所述虚设电池包括：

共同外观部分，所述共同外观部分具有第一外观，所述第一外观与发电电池的第二外观相同，所述发电电池被用在所述燃料电池组中并且被构造成执行发电；以及

非共同外观部分，所述非共同外观部分的外观与所述发电电池的外观不同。

2.根据权利要求1所述的虚设电池，其中：

在所述发电电池和所述虚设电池被层压以形成所述燃料电池组的状态下，在从外侧能够观察到所述非共同外观部分的位置中设置所述非共同外观部分。

3.根据权利要求2所述的虚设电池，其中：

所述非共同外观部分相对于所述发电电池而言具有至少不同的颜色或不同的形状。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的虚设电池，其中：

所述发电电池包括膜电极组件、发电部分以及第一隔板，所述发电部分具有通过橡胶或树脂包围所述膜电极组件的外边缘的第一框架，所述第一隔板将所述发电部分夹在所述第一隔板之间；

所述虚设电池包括导电构件而不是膜电极组件、非发电部分以及第二隔板，所述非发电部分具有通过橡胶或树脂包围所述导电构件的外边缘的第二框架，所述第二隔板具有与所述发电电池的第一隔板相同的形状并且将所述非发电部分夹在所述第二隔板之间；并且

所述非共同外观部分是所述第二框架的一部分。

5.一种燃料电池组，包括：

层压体，在所述层压体中，彼此叠置地层压的多个发电电池和根据权利要求1至4中的任一项所述的虚设电池被层压起来；以及

端子板，所述端子板被设置在所述层压体的两端上，其中：

在所述发电电池的层压方向上在被层压的发电电池的至少一端中设置所述虚设电池。