CN114079074B - 燃料电池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃料电池以及具有其的车辆，所述燃料电池，包括：电堆、壳体和定位件，所述电堆包括：叠置的多个单体电池以及位于所述单体电池两侧的第一端板和第二端板；所述壳体限定出容纳空间，所述电堆设置在所述容纳空间内，且所述壳体与所述第一端板封装固定；所述定位件设置在所述第二端板与所述壳体的底壁之间且所述定位件弹性推抵所述第二端板。由此，一方面，使壳体内可以具有更多的空间布置电堆，相同体积的壳体相较现有技术可以布置更大的电堆，可以有效地提高燃料电池的能量密度；另一方面，定位件固定在壳体上，可以提高电堆在壳体内的固定稳定性，避免电堆工作过程中产生位移。

Description

燃料电池

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种燃料电池。

背景技术

相关技术中，燃料电池包括：电堆以及设置在电堆外的封装壳体等部件组成，电堆设置在封装壳体内，封装壳体与电堆的端板封装固定，电堆与壳体的底壁之间设置定位结构，以在燃料电池工作过程中，对电堆进行定位以及固定。

然而，现有的燃料电池的定位结构为非固定结构，电堆会相对定位结构产生位移，稳定性较差，同时定位结构的空间占用大，导致燃料电池的能量密度低。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种燃料电池，所述燃料电池的能量密度高，且电堆的稳定性高。

根据本发明实施例的燃料电池，包括：电堆、壳体和定位件，所述电堆包括：叠置的多个单体电池以及位于所述单体电池两侧的第一端板和第二端板；所述壳体限定出容纳空间，所述电堆设置在所述容纳空间内，且所述壳体与所述第一端板封装固定；所述定位件设置在所述第二端板与所述壳体的底壁之间且所述定位件弹性推抵所述第二端板。

根据本发明实施例的燃料电池，通过设置定位件，使定位件直接推抵在第二端板与壳体的底壁之间，无需在壳体与第二端板之间设置与紧固件连接的定位板，一方面，使壳体内可以具有更多的空间布置电堆，相同体积的壳体相较现有技术可以布置更大的电堆，可以有效地提高燃料电池的能量密度；另一方面，定位件固定在壳体上，可以提高电堆在壳体内的固定稳定性，避免电堆工作过程中产生位移。

根据本发明的一些实施例，所述第二端板朝向所述定位件的一侧设置有与所述定位件配合的凹槽或所述壳体的内壁上设置有与所述定位件配合的凹槽。

在一些实施例中，所述定位件设置在所述壳体上且朝向所述第二端板的一端具有滚珠，所述滚珠伸入所述凹槽。

进一步地，所述定位件包括：基座以及设置在所述基座内的柱塞，所述柱塞可滑动地设置在所述基座内，所述柱塞的自由端朝向所述第二端板且设置有所述滚珠。

进一步地，所述柱塞的自由端设置有滚珠固定槽，所述滚珠设置在所述滚珠固定槽内，且所述滚珠固定槽内设置有多个与所述滚珠滚动配合的第一滚动体。

在一些实施例中，所述柱塞与所述基座之间设置有弹性件，所述弹性件的一端伸入所述柱塞的容置槽内，所述弹性件的另一端推抵在所述基座的底壁上。

进一步地，所述燃料电池还包括：限位件，所述限位件构造为套筒，所述套筒套设在所述柱塞外并固定在所述基座内，所述柱塞伸入所述基座内的一端设置有限位凸缘，且所述限位凸缘适于推抵在所述套筒朝向所述基座的底壁的端面上。

进一步地，所述限位件与所述基座的内壁之间还设置有第二滚动体。

在一些实施例中，所述基座的底壁上设置有多个盲孔，每个盲孔内均设置有一个所述定位件。

进一步地，所述第一端板、多个所述单体电池以及所述第二端板通过贯穿所述第二端板的所述第一螺栓固定，所述第一端板与所述壳体通过第二螺栓固定。。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的燃料电池的示意图；

图2是根据本发明实施例的燃料电池的定位件的示意图；

图3是根据本发明实施例的燃料电池的壳体的示意图。

附图标记：

燃料电池100，

电堆10，单体电池11，第一端板12，第二端板13，凹槽131，

壳体20，

定位件30，基座31，柱塞32，滚珠固定槽321，容置槽322，限位凸缘323，滚珠33，第一滚动体34，弹性件35，限位件36，第二滚动体37。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考图1-图3描述根据本发明实施例的燃料电池100以及车辆。

如图1所示，根据本发明第一方面实施例的燃料电池100，包括：电堆10、壳体20和定位件30。

其中，电堆10包括：叠置的多个单体电池11以及位于单体电池11两侧的第一端板12和第二端板13；壳体20限定出容纳空间，电堆10设置在容纳空间内，且壳体20与第一端板12封装固定；定位件30设置在第二端板13与壳体20的底壁之间且定位件30弹性推抵第二端板13。

具体而言，第一端板12和第二端板13之间堆叠设置有多个单体电池11，即第一端板12和第二端板13之间依次堆叠双极板、膜电极组件、双极板、膜电极组件……，每个膜电极组件与位于其两侧的极板构造为一个单体电池11，以使第一端板12和第二端板13之间堆叠设置有多个单体电池11，且多个单体电池11通过穿设在第一端板12和第二端板13上的紧固件固定。

进而将电堆10设置在壳体20内，壳体20构造的一端敞开以适于电堆10安装到壳体20内，壳体20的敞开端与第一端板12封装固定，壳体20的底壁与第二端板13之间设置定位件30，并通过定位件30弹性推抵第二端板13。

根据本发明实施例的燃料电池100，通过设置定位件30，使定位件30直接推抵在第二端板13与壳体20的底壁之间，无需在壳体20与第二端板13之间设置与紧固件连接的定位板，一方面，使壳体20内可以具有更多的空间布置电堆10，相同体积的壳体20相较现有技术可以布置更大的电堆10，可以有效地提高燃料电池100的能量密度；另一方面，定位件30固定在壳体20上，可以提高电堆10在壳体20内的固定稳定性，避免电堆10工作过程中产生位移。

根据本发明的一些实施例，第二端板13朝向定位件30的一侧设置有与定位件30配合的凹槽131或壳体20的内壁上设置有与定位件30配合的凹槽131。

可以理解的是，当电堆10出现热膨胀时，电堆10的尺寸会发生变化，这时，通过在第二端板13或者壳体20的内壁上设置与定位件30配合的凹槽131，使定位件30可以在凹槽131内产生小范围的位移，并通过定位件30的推抵力降低至少部分膨胀力，可以进一步地提高电堆10在壳体20内的固定稳定性。

在图1所示的具体的实施例中，定位件30设置在壳体20上且朝向第二端板13的一端具有滚珠33，滚珠33伸入凹槽131。由此，当电堆10发生尺寸变化时，滚珠33可以在凹槽131内滚动，同时压抵定位件30收缩，可以避免定位件30与第二端板13刚性接触，在确保定位件30具有一定的推抵力的同时，可以避免定位件30与第二端板13之间出现配合失效。

如图2所示，定位件30包括：基座31以及设置在基座31内的柱塞32，柱塞32可滑动地设置在基座31内，柱塞32的自由端朝向第二端板13且设置有滚珠33，柱塞32的自由端设置有滚珠固定槽321，滚珠33设置在滚珠固定槽321内，且滚珠固定槽321内设置有多个与滚珠33滚动配合的第一滚动体34，柱塞32与基座31之间设置有弹性件35，弹性件35的一端伸入柱塞32的容置槽322内，弹性件35的另一端推抵在基座31的底壁上。

这样，通过设置第一滚动体34以及滚珠33，在电堆10出现热膨胀导致尺寸改变时，滚珠33可以在凹槽131内滚动，第一滚动体34对应滚动，以避免柱塞32产生异响，同时提高滚珠33与凹槽131的配合稳定性，进而柱塞32可以在膨胀力的作用下伸入基座31，并在膨胀力消失后在弹性件35的弹力作用下复位，提高了定位件30与第二端板13的配合稳定性，并可以通过调整弹性件35的弹性系数实现对定位件30的推抵力的调整。

也就是说，电堆10出现尺寸改变时，可以通过定位件30的弹性件35的形变以及滚珠33在凹槽131内的位置改变实现对热膨胀变化尺寸的控制，同时在工作过程中，电堆10出现偏移时，也可以通过滚珠33与凹槽131的配合进行修正，以使电堆10在壳体20内的固定稳定性更高，燃料电池100的使用安全性更高。

如图2所示，燃料电池100还包括：限位件36，限位件36构造为套筒，套筒套设在柱塞32外并固定在基座31内，柱塞32伸入基座31内的一端设置有限位凸缘323，且限位凸缘323适于推抵在套筒朝向基座31的底壁的端面上。由此，通过限位件36与限位凸缘323的配合，可以避免柱塞32脱出基座31，提高定位件30的工作稳定性。

进一步地，限位件36与基座31的内壁之间还设置有第二滚动体37。这样，通过设置第二滚动体37，使柱塞32可以相对基座31转动，以提高定位件30对电堆10的偏移修正能力。

可以理解的是，弹性件35弹性推抵在基座31的底壁与柱塞32之间，需要具有较高的韧性，较好的疲劳强度以抵抗冲击，优选采用DIN-EN10270钢，滚珠33、第一滚动体34以及第二滚动体37的材料需要具有较高的硬度，以降低滚动过程中的磨损，提高使用寿命，优选采用轴承钢GGr15。

如图3所示，在一些实施例中，基座31的底壁上设置有多个盲孔，每个盲孔内均设置有一个定位件30。由此，将定位件30设置在盲孔内，可以降低定位件30对壳体20内部的空间的占用，以提高空间利用率。

如图1所示，第一端板12、多个单体电池11以及第二端板13通过贯穿第二端板13的第一螺栓14固定，第一端板12与壳体20通过第二螺栓40固定。

具体而言，第一螺栓14优选地构造为双头螺杆，两头分别与第一端板12、第二端板13固定，以通过第一螺栓14将多个单体电池11压紧在第一端板12和第二端板13之间，提高电堆10的结构强度的同时，可以有效地提高电堆10的密封性能，以提高燃料电池100的工作稳定性。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。

在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。

在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种燃料电池（100），其特征在于，包括：

电堆（10），所述电堆（10）包括：叠置的多个单体电池（11）以及位于所述单体电池（11）两侧的第一端板（12）和第二端板（13）；

壳体（20），所述壳体（20）限定出容纳空间，所述电堆（10）设置在所述容纳空间内，且所述壳体（20）与所述第一端板（12）封装固定；

定位件（30），所述定位件（30）设置在所述第二端板（13）与所述壳体（20）的底壁之间且所述定位件（30）弹性推抵所述第二端板（13）；其中

所述第二端板（13）朝向所述定位件（30）的一侧设置有与所述定位件（30）配合的凹槽（131）或所述壳体（20）的内壁上设置有与所述定位件（30）配合的凹槽（131）；所述定位件（30）设置在所述壳体（20）上且朝向所述第二端板（13）的一端具有滚珠（33），所述滚珠（33）伸入所述凹槽（131），所述定位件（30）包括：基座（31）以及设置在所述基座（31）内的柱塞（32），所述柱塞（32）可滑动地设置在所述基座（31）内，所述柱塞（32）的自由端朝向所述第二端板（13）且设置有所述滚珠（33）；

限位件（36），所述限位件（36）构造为套筒，所述套筒套设在所述柱塞（32）外并固定在所述基座（31）内，所述柱塞（32）伸入所述基座（31）内的一端设置有限位凸缘（323），且所述限位凸缘（323）适于推抵在所述套筒朝向所述基座（31）的底壁的端面上，所述限位件（36）与所述基座（31）的内壁之间还设置有第二滚动体（37）。

2.根据权利要求1所述的燃料电池（100），其特征在于，所述柱塞（32）的自由端设置有滚珠固定槽（321），所述滚珠（33）设置在所述滚珠固定槽（321）内，且所述滚珠固定槽（321）内设置有多个与所述滚珠（33）滚动配合的第一滚动体（34）。

3.根据权利要求2所述的燃料电池（100），其特征在于，所述柱塞（32）与所述基座（31）之间设置有弹性件（35），所述弹性件（35）的一端伸入所述柱塞（32）的容置槽（322）内，所述弹性件（35）的另一端推抵在所述基座（31）的底壁上。

4.根据权利要求1所述的燃料电池（100），其特征在于，所述定位件（30）为多个，所述基座（31）的底壁上设置有多个盲孔，每个盲孔内均设置有一个所述定位件（30）。

5.根据权利要求1所述的燃料电池（100），其特征在于，所述第一端板（12）、多个所述单体电池（11）以及所述第二端板（13）通过贯穿所述第二端板（13）的第一螺栓（14）固定，所述第一端板（12）与所述壳体（20）通过第二螺栓（40）固定。