CN108808055B - 燃料电池堆组件 - Google Patents

Abstract

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。

Description

燃料电池堆组件

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 Nemeours&Co.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。

根据本公开的燃料电池堆组件包括第一端板、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燃料电池的第一重复模式，其中这些燃料电池选自标称燃料电池、厚燃料电池以及薄燃料电池中的至少一个。各标称燃料电池可选自第一组，各厚燃料电池可选自第三组，且各薄燃料电池可选自第二组。可在多个第一燃料电池中重复的第一模式可包括邻近薄燃料电池以及各燃料电池的厚燃料电池。可在多个第一燃料电池中重复的可选第一模式可为邻近第二标称燃料电池的第一标称燃料电池。然而，可在多个第一燃料电池中重复的另一可选第一模式可为设置在厚燃料电池与标称燃料电池之间的薄燃料电池。

多个第一燃料电池中的各燃料电池可限定具有公差的活性区域厚度，其中各薄燃料电池的公差在约-25μm至约-10μm之间的范围内，各厚燃料电池的公差在约10μm至约25μm之间的范围内，且各标称燃料电池的公差在约-10μm至约10μm之间的范围内。

将理解的是，第一实施例的燃料电池堆组件可进一步包括多个第二燃料电池，其中多个第二燃料电池限定燃料电池的第二模式，其中这些燃料电池由薄燃料电池、厚燃料电池以及标称燃料电池中的至少一个限定。多个第二燃料电池的第二模式不同于多个第一燃料电池的第一模式。

多个第二燃料电池可设置在多个第一燃料电池与第二端板之间。多个第一燃料电池和多个第二燃料电池中的各燃料电池包括由第一气体扩散层、第二气体扩散层以及设置在第一辅助垫圈与第二辅助垫圈之间的中间层形成的活性区域，其中活性区域厚度由第一辅助垫圈的第一表面与第二辅助垫圈的第二表面之间的距离限定。将理解的是，多个第一燃料电池设置在第一端板与第二端板之间，该多个燃料电池由设置在厚燃料电池与薄燃料电池之间的标称燃料电池的重复模式限定。

在第二实施例中，本公开的燃料电池堆组件可由多个第一燃料电池以及多个第二燃料电池形成，其中多个第一燃料电池随机选自第一组燃料电池、第二组燃料电池以及第三组燃料电池，且多个第二燃料电池特意选自第一组、第二组以及第三组中的至少一组，其中多个第一燃料电池和多个第二燃料电池都设置在第一端板与第二端板之间。

通过以下参考附图进行的详细说明，本公开及其特定特征和优点将变得更加显而易见。

附图说明

通过以下详细说明、最佳方式、权利要求以及附图，本公开的这些及其他特征和优点将变得显而易见。在这些附图中：

图1A是示出了传统PEM燃料电池堆的展开图。

图1B是示出了根据本公开各种实施例的燃料电池的示意性剖视图。

图1C是示出了根据本公开的示例性非限制性PEM燃料电池堆的展开图。

图2是示出了根据本公开的制造燃料电池堆的第一种方法的流程图。

图3是示出了根据本公开的制造燃料电池堆的第二种方法的流程图。

图4是示出了根据本公开的制造燃料电池堆的第三种方法的流程图。

图5是示出了根据本公开的制造燃料电池堆的第四种方法的流程图。

图6是示出了根据第一种方法进行组装的燃料电池堆组件的第一实施例以及燃料电池的示意图。

图7是示出了根据第一实施例的另一燃料电池堆组件的示意图。

图8是示出了根据第三种方法进行组装的燃料电池堆组件以及燃料电池的示意图。

图9是示出了同样根据第一实施例的可选非限制性示例性燃料电池堆组件的示意图。

在对附图的若干视图进行的说明中，相同的附图标记表示相同的部件。

具体实施方式

现将详细地参考本公开当前优选的组合物、实施例以及方法，其构成了实践发明人目前所知的本公开内容的最佳方式。附图并不一定是成比例的。然而，将理解的是，所公开的实施例仅仅是本公开的示例性实施例，其可以以各种可选的形式进行实现。因此，本文中公开的具体细节不应被解释为具有限制性，而是仅仅作为本公开任一方面的代表性基础和/或作为用于教导本领域技术人员以不同方式运用本公开内容的代表性基础。

除了在示例中或另外明确指出的以外，本说明书中表示材料的量或反应和/或使用的条件的所有数值量应被理解为在描述本公开的最宽范围时被词语“约”所修饰。通常优选的是在说明的数值范围内的实用值。此外，除非明确指出与此相反，否则：百分比、“份数”以及比值均以重量计；针对适于或优选用于与本公开相关的给定目的的一组或一类材料的描述暗示该组或类的成员中的任意两个或多个的混合物同等地适用或优选；首字母缩略词或其他缩写的第一定义适用于本文后续使用的所有同一缩写，并可进行必要修改以适用于最初定义的缩写的正常语法变体；而且，除非明确指出与此相反，否则性能的测量由先前或随后针对同一性能引用的同一技术进行确定。

还将理解的是，本公开并不限于下文所述的具体实施例及方法，这是因为具体部件和/或条件必然有所不同。此外，本文所用的术语仅仅是为了描述本公开的特定实施例，而并非旨在以任何方式对其进行限制。

还必须注意的是，如说明书和所附权利要求书中使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，除非上下文另有明确表示。例如，以单数提及的某一部件旨在包括多个部件。

术语“包括”与“包含”、“具有”、“含有”或“其特征在于”是同义词。这些术语具有包括性和开放性，其并不排除其他未提及的元素或方法步骤。

短语“由……组成”排除任何未在权利要求书中指明的元素、步骤或成分。当该短语出现在权利要求项的条款中，而不是立即跟在前序后时，其只限制在该条款中阐述的要素；而其他要素未被排除在作为整体的权利要求之外。

短语“基本上由……组成”将权利要求的范围限制至指定的材料或步骤，以及那些不会对要求保护的主题的基本特征和新型特征造成实质影响的材料或步骤。

术语“包括”、“由……组成”以及“基本上由……组成”可替换使用。在使用这三个术语中的一个的情况下，当前公开的要求保护的主题可包括另两个术语中的任一个的使用。

在本申请中，在参考公开文献的情况下，这些公开文献的全部公开内容以引用的方式并入至本申请中，以更加全面地描述本公开所涉及的现有技术的状况。

以下详细描述本质上仅仅是示例性的，其并不旨在限制本公开或本公开的应用或用途。此外，不期望受到前述背景技术部分或以下详细说明中所提出的任何理论的限制。

本公开提供了一种制造根据各实施例的燃料电池堆的方法，其中燃料电池堆内的燃料电池之间的压缩力基本上相等和/或沿着燃料电池堆32的长度31均匀地分布。如图1C所示，示出了示例性非限制性燃料电池堆32的展开图，其中，燃料电池堆32中的各燃料电池12根据各燃料电池12的活性区域厚度14组装入燃料电池堆32中，这将在本公开中进一步进行描述。示例性但非限制性的活性区域厚度14(不包括双极板)可在0.5mm至2mm之间。

参照图1B，根据本公开示出了示例性非限制性燃料电池12的剖视图。活性区域16由第一气体扩散层86、具有膜90和催化剂层92的中间层94以及第二气体扩散层88形成。燃料电池厚度14示出为第一气体扩散层86的第一侧26(示出在图1B和图1C中)与双极板24的第二侧28之间的距离。示例性燃料电池12包括膜90，其中催化剂层92形成中间层94。第一辅助垫圈示出为元件84，且第二辅助垫圈示出为元件96。将理解的是，作为第一辅助垫圈84和第二辅助垫圈96的可选方案，可设置单个辅助垫圈。活性区域厚度14可限定为双极板24的第二侧28与第一气体扩散层86的第一侧26之间的距离。

将理解的是，由于活性区域——中间层94、第一气体扩散层86以及第二气体扩散层88——可发生变化，因此活性区域厚度14可根据燃料电池12的不同而有所不同。还将理解的是，双极板24可能发生的任何变化都是极小的，甚至是不存在的。因此，可选地，可选的活性区域厚度14’还可测量为第一气体扩散层86的第一侧26至第二气体扩散层88的第二侧104之间的距离，如图所示。可进一步理解的是，活性区域层16可设置在双极板24的第一侧106或第二侧28中的任一个上。在如图1C所示的非限制性示例中，活性区域16设置在双极板24的第一侧106上。此外，还将理解的是，本公开中的术语“活性区域厚度14、14’”可被理解为意指如图1C的非限制性示例中所示的厚度14或厚度14’。

参照图2，燃料电池堆32(图1C)的第一制造方法10以流程图的形式示出。制造方法的第一步骤40包括提供一批具有不同的活性区域厚度的燃料电池。第二步骤42可包括测量各燃料电池的活性区域的厚度，并将各燃料电池分类入/归入具有标称活性区域厚度的第一组、具有薄活性区域厚度的第二组以及具有厚活性区域厚度的第三组中的一个组中。将理解的是，第一组(标称活性区域厚度14)的示例性范围可具有在约-10μm至约10μm之间的厚度公差15。换言之，第一组中的燃料电池的活性区域可具有厚度公差15，该厚度公差相对于目标活性区域厚度可在-10μm至+10μm之间。至于第二组(薄活性区域厚度14)的非限制性示例性范围，活性区域厚度的公差15相对于目标(或期望)活性区域厚度可在约-25μm至约-10μm之间的范围内。换言之，第二组中的电池的活性区域的厚度较薄，以至于其厚度较目标活性区域厚度小25μm至10μm。第三组(厚活性区域厚度14)的非限制性示例性范围相对于目标或期望活性区域厚度可具有在约10μm至约25μm之间的公差15。类似地，在第三组中，第三组中的电池的活性区域的厚度可在最低(或最薄)可比目标厚度大10μm的值至最高可比目标活性区域厚度大25μm的值之间。

方法的第三步骤44包括将来自第二(薄)组和第三(厚)组的多个交替燃料电池12组装至第一燃料电池端板来作为多个第一燃料电池，直至：(1)已组装目标数量的燃料电池；或(2)第二(薄)组和第三(厚)组中的至少一组的所有燃料电池已用完。将理解的是，燃料电池的目标数量52(如图6所示)可以但并非必须在约3至约100之间的范围内。再次参照图6，示出了燃料电池12和燃料电池堆32的示意图，其中第二组和第三组中的至少一组已用完。因此，如果第二组和第三组中的一组已用完，则第四步骤46包括将来自第一组(标称)的燃料电池提供至部分组装好的燃料电池堆中，直至燃料电池堆组装完整，且第五步骤48可进行实施，其涉及将第二燃料电池端板固定至多个第一燃料电池和第一燃料电池端板。可选地，如果已通过第二组和第三组组装完成目标数量的燃料电池12，则可选的第四步骤49涉及将第二燃料电池端板组装至多个燃料电池以及第一燃料电池端板。

回到图6，如图所示，批次30的燃料电池12(具有各种活性区域厚度14，且各活性区域厚度具有公差15)被分成第一组(由元件54表示)、第二组(由元件56表示)以及第三组(由元件58表示)。燃料电池12随后选自如上所述的第一组54、第二组56以及第三组58，并被组装至第一端板70作为多个第一燃料电池66，直至达到燃料电池的目标数量52。如图所示，薄燃料电池62来自第二组56，且厚燃料电池64来自第三组58。然而，如果第二组56和第三组58中的至少一组在达到目标数量52之前就已用完(这两组56、58中的任一组中不再剩余有燃料电池12)，则来自第一组54的标称燃料电池60将作为多个第二燃料电池61添加至多个第一燃料电池66，直至达到燃料电池堆32的燃料电池的目标数量52。这一组附加的标称燃料电池60形成多个第二燃料电池61。随后，如上所述，一旦达到目标数量52，第二端板72就分别固定至多个第一燃料电池66和多个第二燃料电池61(组装燃料电池68)以及第一端板70，如图所示。

现参照图3，本公开的第二制造方法10”以流程图的形式示出。图7示出了根据图3的第二种方法10”进行实施的燃料电池12和燃料电池堆32”。图3所示的方法10”的第一步骤40”包括提供一批燃料电池，其中所述批次的燃料电池中的各燃料电池具有活性区域厚度，且各活性区域厚度具有公差15。第二步骤42”包括测量所述批次中的各燃料电池的厚度14，并将各燃料电池分类入第一组、第二组或第三组中的一个组中。第一组燃料电池可具有活性区域，该活性区域的标称厚度14在-10μm至约10μm之间的范围内。第二组燃料电池可具有活性区域，该活性区域的标称厚度14在-25μm至约-10μm之间；且第三组燃料电池具有活性区域，该活性区域的标称厚度14在10μm至约25μm之间。回到图3，方法10”的第三步骤44”包括以重复的连续模式(在图7的非限制性示例中示出为元件160)组装来自第一组、第二组以及第三组的多个第一燃料电池。来自第一组、第二组以及第三组的多个燃料电池组装至第一燃料电池端板，直至达到燃料电池的目标数量。第四步骤46”包括将第二燃料电池端板固定至多个燃料电池以及第一燃料电池端板。

现参照图7，示出了根据方法10”进行实施的第二实施例燃料电池堆32”以及燃料电池。批次30”的燃料电池12(具有各种活性区域厚度14，且各活性区域厚度具有公差15)被分成第一组(由元件54”表示)、第二组(由元件56”表示)以及第三组(由元件58”表示)。燃料电池12随后以重复的连续模式160选自如上所述的第一组54、第二组56以及第三组58，并组装至第一端板70”，直至达到燃料电池的目标数量52”。如图所示，薄燃料电池62”来自第二组56”，且厚燃料电池64”来自第三组58”。接下来，如上所述，第二端板72”随后固定至多个组装燃料电池68”以及第一端板70”，如图7所示。

现参照图4，本公开的第三制造方法10”’以流程图的形式示出。根据第三制造方法10”’进行实施的燃料电池12以及燃料电池堆32”’示出在本公开的图8中。此外，参照图4，制造方法10”’的第一步骤40”’包括提供一批燃料电池，其中各燃料电池具有活性区域厚度，且各活性区域厚度具有公差15。第二步骤42”’包括测量所述批次中的各燃料电池的活性区域厚度，并将各燃料电池分类入第一组、第二组以及第三组中的一个组中。第一组54”’(如图7所示)由一个或多个燃料电池限定，其中该一个或多个燃料电池的活性区域厚度14在-10μm至约10μm之间的范围内。在第二组燃料电池56”’(如图7所示)中，各燃料电池中的活性区域16的厚度14在-25μm至约-10μm之间的范围内，且第三组燃料电池58”’的活性区域16的标称厚度14在10μm至约25μm之间的范围内。第三步骤44”’包括将来自第一组、第二组以及第三组中的任一组或多组的多个第一燃料电池随机组装在第一端板上，从而使得多个第一燃料电池构成目标燃料电池数量52的至少50％。第四步骤46”’包括选择性地组装来自第一组、第二组以及第三组中的任一组的用于燃料电池堆的多个第二燃料电池，从而使得燃料电池堆中的目标燃料电池数量得以100％达到，且达到目标高度(图8中的元件74)。第五步骤48”’包括将第二燃料电池端板固定至多个组装燃料电池以及第一燃料电池端板。将理解的是，至于本公开的所有实施例，示例性但非限制性的目标(或期望)燃料电池数量可在3个燃料电池至100个燃料电池之间的范围内。

如图8所示，批次30”’的燃料电池12(具有活性区域厚度14、14’，且批次30中的各燃料电池具有公差15)被分成第一组(由元件54”’表示)、第二组(由元件56”’表示)以及第三组(由元件58”’表示)。燃料电池12随后选自如上所述的第一组54”’、第二组56”’以及第三组58”’，并被组装至第一端板70”’，从而使得多个第一燃料电池66”’构成燃料电池的目标数量52”’的至少50％。标称燃料电池60”’来自第一组54”’，薄燃料电池62”’来自第二组56”’，且厚燃料电池64”’来自第三组58”’。如上所述，来自至少第一组54”’、第二组56”’以及第三组58”’的多个第二燃料电池61”’以非常仔细的方式选择性地组装至多个第一燃料电池66””，直至达到目标数量52”’以及目标高度74(示出在图8中)。选择性组装的步骤包括如下步骤：每次将新燃料电池添加至多个第二燃料电池61”’之后，确定剩余目标高度75。目标高度74可以但并非必须在约2英尺至约4英尺之间的范围内。然而，将理解的是，燃料电池的组装高度必须在目标高度的+3mm或-3mm之内。随着各新燃料电池添加至多个第二燃料电池61”’，剩余目标高度75逐渐降至零。如上所述，一旦达到目标高度75以及目标数量52””，第二端板72”’可固定至多个组装燃料电池68”’以及第一端板70”’，如图8所示。将理解的是，至于实现目标高度的所有实施例，示例性但非限制性的预定目标高度可在约1英寸至约4英尺之间的范围内。

现参照图5，本公开的第四制造方法10””以流程图的形式示出。此外，参照图5，制造方法的第一步骤40””包括提供一批燃料电池，其中各燃料电池具有活性区域厚度14，且各活性区域厚度具有公差15。第二步骤42””包括测量所述批次中的各燃料电池的活性区域厚度，并将各燃料电池分类入/归入第一组、第二组以及第三组中的一个组中。第一组由一个或多个燃料电池限定，其中该一个或多个燃料电池的活性区域厚度14落入公差15内，该公差可在目标活性区域厚度的-10μm至约10μm之间的范围内。示例性但非限制性的活性区域厚度14(不包括双极板)可在0.5mm至2mm之间的范围内。第二组燃料电池具有活性区域，其中该活性区域的标称厚度14相对于目标或期望活性区域厚度在-25μm至约-10μm之间的范围内，且第三组燃料电池具有活性区域，其中该活性区域的活性区域厚度14落入在10μm至比目标活性区域厚度大25μm左右的值之间的公差范围内。第三步骤44””包括将来自第一组的多个第一燃料电池组装在第一燃料电池端板上，直至：(1)燃料电池的目标数量已达到，或(2)第一组燃料电池中的标称燃料电池已用完。鉴于多个第一燃料电池只选自具有标称厚度的第一组，因此将理解的是，多个第一燃料电池中的各标称燃料电池60””(示出在图9中)的活性区域之间的压缩力35以及距离可基本上保持恒定，且变化极小。如果多个第一燃料电池已达到燃料电池的目标数量，则第四步骤48””包括将第二燃料电池端板固定至多个第一燃料电池以及第一燃料电池端板。可选地，如果多个第一燃料电池未达到用于燃料电池堆的燃料电池的目标数量，且第一组燃料电池已被用完，从而使得第一组中不再剩余有燃料电池，则可选的第四步骤46””包括提供来自第二组和第三组中的至少一组的一个或多个燃料电池，直至达到目标燃料电池堆数量；随后，可选的第五步骤49””(跟在步骤46”’之后)包括将第二燃料电池端板固定至多个燃料电池以及第一燃料电池端板。优选但不是必须地，在多个第二燃料电池61””中，厚燃料电池和薄燃料电池(在使用这两种电池的情况下)交替存在，以确保压缩力35相对均匀地分布在整个燃料电池堆32上。

参照图9，示出了根据图5的方法10””进行实施的示例性燃料电池堆80和82以及燃料电池12。批次30””的燃料电池12(具有各种活性区域厚度14)被分成第一组(由元件54””表示)、第二组(由元件56””表示)以及第三组(由元件58””表示)。如上所述，来自第一组54””的标称燃料电池60””作为多个第一燃料电池66””组装至第一端板70””，直至：(1)燃料电池的目标数量52””已达到；或(2)第一组54””的标称燃料电池60””已全部用完。如果燃料电池的目标数量52””已通过多个第一燃料电池66””达到，则第二端板72””固定至多个第一燃料电池66””以及第一端板70””，由此形成燃料电池堆80。然而，如上所述，在可选情况下，如果第一组54””的标称燃料电池60””在达到目标数量之前已全部用完，则燃料电池62””、64””’将从第二组和第三组(优选地，以交替的方式)添加来作为多个第二燃料电池61””，直至达到燃料电池的目标数量52””。此外，一旦达到目标数量52””，第二端板72””固定至目标数量52””的燃料电池以及第一端板70””，由此形成燃料电池堆82。

因此，本公开的燃料电池堆组件示出为图6中的元件32和33、图7中的元件32”以及图9中的元件80。现参照图6、7和9，本公开的燃料电池堆组件可包括第一端板70、70”、70””，第二端板72、72”、72””，以及设置在如图6、7和9所示的第一端板与第二端板之间的多个第一燃料电池66、66”和66””。多个第一燃料电池66、66”和66””可限定燃料电池的重复第一模式67、67”、67””，其中这些燃料电池为标称燃料电池60、厚燃料电池64以及薄燃料电池62中的至少一种。各标称燃料电池60、60”、60””可选自第一组54、54”、54””，各厚燃料电池64、64”、64””可选自第三组58、58”、58””，且各薄燃料电池62、62”、62””可选自第二组56、56”、56””。如图6所示，可在多个第一燃料电池中重复的第一模式67、67”、67””可在燃料电池堆组件33中包括邻近薄燃料电池62的厚燃料电池64。可在多个第一燃料电池中重复的可选第一模式可为邻近第二标称燃料电池60””的第一标称燃料电池60””。然而，可在多个第一燃料电池中重复的另一可选第一模式可为设置在厚燃料电池64”与标称燃料电池60”之间的薄燃料电池62”，如图7所示。

多个第一燃料电池66、66”和66””中的各燃料电池12可限定具有公差15(示出在图1B中)的活性区域厚度14、14’(示出在图1B中)，其中各薄燃料电池62、62”、62””的公差15在约-25μm至约-10μm之间的范围内，各厚燃料电池64、64”、64””的公差15在约10μm至约25μm之间的范围内，且各标称燃料电池40、40”、40””的公差15在约-10μm至约10μm之间的范围内。

将理解的是，本公开的燃料电池堆组件可进一步包括多个第二燃料电池(示出为图6中的元件61以及图9中的元件61””)，其中多个第二燃料电池61、61””限定燃料电池的第二模式(示出为示例性图6中的元件69以及示例性图9中的元件69””)。在图9中，第二模式69可由两个紧挨着厚燃料电池的薄燃料电池限定。在图6中，第二模式69可由两个标称燃料电池限定。不管怎样，将理解的是，多个第二燃料电池61中的第二模式69、69””可不同于多个第一燃料电池66、66””中的第一模式67、67””’。

再次参照图6所示的燃料电池堆组件32以及图9所示的燃料电池堆组件82，多个第二燃料电池61、61””可设置在多个第一燃料电池66、66””与第二端板70、70””之间。此外，将理解的是，图6和图9所示的第一和多个第二燃料电池61、61””中的各燃料电池12包括活性区域16，其中该活性区域由第一气体扩散层86、第二气体扩散层88以及设置在第一辅助垫圈84与第二辅助垫圈96之间的中间层94形成；且活性区域厚度14’可由第一辅助垫圈84的第一表面26与第二辅助垫圈96的第二表面104之间的距离限定，如图1B所示。可选地，活性区域厚度还可限定为元件14，其跨越第一辅助垫圈84的第一表面26与双极板24的第二表面28之间的距离，如图1B所示。

虽然已在上述详细描述中提出了至少一个示例性实施例，但应理解的是，存在有许多变型。还应理解的是，示例性实施例或各种示例性实施例仅仅是示例，其并不旨在以任何方式限制本公开的范围、应用或结构。相反，上述详细描述将为本领域技术人员提供用于实施示例性实施例或各种示例性实施例的便利指示。应理解的是，在不脱离如所附权利要求书及其法律等同物所限定的本公开的范围的情况下，可在元件的功能及布置方面作出各种改变。

Claims (8)

1.一种用于车辆的燃料电池堆组件，包括：

第一端板；

第二端板；以及

设置在所述第一端板与所述第二端板之间的多个第一燃料电池，其中所述多个第一燃料电池限定邻近薄燃料电池的厚燃料电池的重复模式，且其中所述多个第一燃料电池中的各燃料电池具有活性区域厚度，

其中所述薄燃料电池选自第二组燃料电池，且所述厚燃料电池选自第三组燃料电池，

其中所述多个第一燃料电池中的各燃料电池包括所述活性区域厚度的公差，且其中，各薄燃料电池的所述活性区域厚度的所述公差在-25μm至-10μm之间的范围内，且各厚燃料电池的所述活性区域厚度的所述公差在10μm至25μm之间的范围内。

2.根据权利要求1所述的燃料电池堆组件，其中多个第二燃料电池设置在所述多个第一燃料电池与所述第二端板之间，其中所述多个第二燃料电池中的各燃料电池为选自第一组燃料电池的标称燃料电池。

3.根据权利要求2所述的燃料电池堆组件，其中所述多个第二燃料电池中的各燃料电池具有活性区域厚度公差，其中所述活性区域厚度公差在-10μm至10μm之间的范围内。

4.根据权利要求3所述的燃料电池堆组件，其中所述多个第一燃料电池和所述多个第二燃料电池中的各燃料电池包括由第一气体扩散层、第二气体扩散层以及设置在第一辅助垫圈与第二辅助垫圈之间的中间层形成的活性区域，其中所述活性区域厚度由所述第一辅助垫圈的第一表面与所述第二辅助垫圈的第二表面之间的距离限定。

5.一种用于车辆的燃料电池堆组件，其中所述燃料电池堆组件包括：

第一端板；

第二端板；以及

设置在所述第一端板与所述第二端板之间的多个第一燃料电池，其中所述多个第一燃料电池由设置在厚燃料电池与薄燃料电池之间的标称燃料电池的重复模式限定。

6.根据权利要求5所述的燃料电池堆组件，其中所述薄燃料电池选自第二组燃料电池，所述厚燃料电池选自第三组燃料电池，且所述标称燃料电池选自第一组燃料电池。

7.根据权利要求6所述的燃料电池堆组件，其中所述多个第一燃料电池中的各燃料电池包括由第一气体扩散层、第二气体扩散层以及设置在第一辅助垫圈与第二辅助垫圈之间的中间层形成的活性区域，其中所述活性区域厚度由所述第一辅助垫圈的第一表面与所述第二辅助垫圈的第二表面之间的距离限定。

8.根据权利要求7所述的燃料电池堆组件，其中所述多个第一燃料电池中的各燃料电池限定所述活性区域厚度的公差，且其中，各薄燃料电池的所述公差在-25μm至-10μm之间的范围内，各厚燃料电池的所述公差在10μm至25μm之间的范围内，且各标称燃料电池的所述公差在-10μm至10μm之间的范围内。

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