CN114122448B - 燃料电池以及具有其的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃料电池以及具有其的车辆，燃料电池，包括：端板；堆芯，堆芯包括：叠置的多个单体电池，堆芯设置在两个端板之间；绝缘板，绝缘板设置在堆芯与端板之间；第一密封件，第一密封件设置在绝缘板与堆芯之间；其中堆芯具有朝向绝缘板的第一推抵面，绝缘板上具有朝向堆芯的第二推抵面，第一推抵面与第二推抵面之间的距离小于第一密封件的压缩前高度以使第一密封件弹性推抵在第一推抵面与第二推抵面之间。由此，在保证燃料电池的密封性的前提下，使设置在绝缘板与堆芯之间的集流板与堆芯的接触稳定性更高，以使集流板与堆芯之间的接触电阻保持稳定，提高燃料电池的工作稳定性。

Description

燃料电池以及具有其的车辆

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其是涉及一种燃料电池以及具有其的车辆。

背景技术

相关技术中，堆芯是氢燃料电池的主体部分，双极板及膜电极组件组成基本的发电单元。为将电流输出给外负载，需在堆芯两端设置集流板。为保证堆芯的绝缘性能，需在集流板和端板之间设置绝缘板。因此保证集流板、端板及堆芯之间的良好配合，对于整个燃料电池非常重要。

同时，为了保证燃料电池的高效工作、在集流板可以引出电流的情况下，需要确保堆芯的密封性能，并需要确保集流板与堆芯之间的接触电阻较低。

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，本发明的一个目的在于提出一种燃料电池，所述燃料电池的密封性能更好且接触电阻低，工作稳定性高。

本发明进一步地提出了一种车辆，所述车辆采用上述燃料电池。

根据本发明第一方面实施例的燃料电池，包括：端板；堆芯，所述堆芯包括：叠置的多个单体电池，所述堆芯设置在两个所述端板之间；绝缘板，所述绝缘板设置在所述堆芯与所述端板之间；第一密封件，所述第一密封件设置在绝缘板与所述堆芯之间；其中所述堆芯具有朝向所述绝缘板的第一推抵面，所述绝缘板上具有朝向所述堆芯的第二推抵面，所述第一推抵面与所述第二推抵面之间的距离小于所述第一密封件的压缩前高度压缩前高度以使所述第一密封件弹性推抵在所述第一推抵面与所述第二推抵面之间。

根据本发明实施例的燃料电池，通过设置第一密封件，并确保第一密封件压缩前高度压缩前高度方向上的两端分别推抵在绝缘板与堆芯上，在保证燃料电池的密封性的前提下，可以通过第一密封件的弹性形变吸收堆芯以及绝缘板的制造公差以及装配公差，使设置在绝缘板与堆芯之间的集流板与堆芯的接触稳定性更高，以使集流板与堆芯之间的接触电阻保持稳定，提高燃料电池的工作稳定性。

根据本发明的一些实施例，所述堆芯包括：单体电池，多个单体电池堆叠设置在两个所述端板之间，临近端板设置的两个单体电池构造为假电池，所述假电池朝向所述绝缘板的一侧设置有第一推抵面。

在一些实施例中，所述堆芯包括：依次堆叠设置的双极板、膜电极组件，所述单体电池为所述双极板与所述膜电极组件限定出，临近所述端板设置的两个所述双极板构造为假双极板，所述第一推抵面形成在所述假双极板上。

进一步地，所述假双极板上设置有第一固定槽，所述第一密封件适于固定在所述第一固定槽内，所述第一固定槽的底壁形成为所述第一推抵面。

进一步地，所述第一固定槽的深度为D1，所述第一密封件的压缩前高度压缩前高度为D2，所述1.7D1≤D2≤1.9D1。

根据本发明的一些实施例，所述绝缘板朝向所述第一密封件的一侧还设置有第二固定槽，所述第一固定槽和所述第二固定槽相对设置，所述第二固定槽的底壁形成为所述第二推抵面。

根据本发明的一些实施例，所述燃料电池还包括：集流板，所述集流板设置在所述假电池与所述绝缘板之间。

进一步地，所述集流板嵌设在所述绝缘板内。

进一步地，所述集流板朝向所述假电池的侧面与所述绝缘板朝向所述假电池的侧面平齐且所述集流板与所述堆芯之间设置有导电层。

根据本发明第二方面实施例的车辆，包括：上述实施例中所述的燃料电池。

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是根据本申请一个实施例的燃料电池的示意图；

图2是根据本申请另一个实施例的燃料电池的示意图。

附图标记：

燃料电池100，

端板10，堆芯20，双极板21，假双极板21a，膜电极组件22，

绝缘板30，第一密封件40，集流板50，导电层60，

第一固定槽a，第二固定槽b。

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2描述根据本发明实施例的燃料电池100以及具有其的车辆。

如图1和图2所示，根据本发明第一方面实施例的燃料电池100，包括：端板10、堆芯20、第一密封件40以及绝缘板30。

其中，堆芯20包括：叠置的多个单体电池，堆芯20设置在两个端板10之间；绝缘板30设置在堆芯20与端板10之间，以保证堆芯20的绝缘性能；第一密封件40设置在绝缘板30与堆芯20之间，以确保堆芯20的密封性能。

进而，使堆芯20具有朝向绝缘板30的第一推抵面，绝缘板30具有朝向堆芯20的第二推抵面，第一推抵面与第二推抵面之间的距离小于第一密封件40的压缩前高度以使第一密封件40弹性推抵在第一推抵面与第二推抵面之间。

具体而言，在绝缘板30与堆芯20之间设置第一密封件40，并使第一密封件40的压缩前高度方向上的两端分别推抵在第一推抵面和第二推抵面上，以提高燃料电池100的密封性，同时可以通过第一密封件40的可压缩性，使第一密封件40在燃料电池100的装配过程中被压缩，以通过第一密封件40吸收绝缘板30与堆芯20之间的配合公差，同时集流板50设置在假电池与绝缘板30之间，吸收配合公差后，可以保证集流板50与堆芯20的接触稳定性，以使集流板50与堆芯20的接触电阻保持稳定，提高燃料电池100的工作稳定性。

根据本发明实施例的燃料电池100，通过设置第一密封件40，并确保第一密封件40在高度方向上的两端分别推抵在绝缘板30与堆芯20上，在保证燃料电池100的密封性的前提下，可以通过第一密封件40的弹性形变吸收堆芯20以及绝缘板30的制造公差以及装配公差，使设置在绝缘板30与堆芯20之间的集流板50与堆芯20的接触稳定性更高，以使集流板50与堆芯20之间的接触电阻保持稳定，提高燃料电池100的工作稳定性。

在图1和图2所示的具体的实施例中，根据本发明的一些实施例，堆芯20包括：单体电池，多个单体电池堆叠设置在两个端板10之间，临近端板10设置的两个单体电池构造为假电池，假电池朝向绝缘板30的一侧设置有第一推抵面。

具体而言，堆芯20具有“两端效应”，即位于堆芯20两端的单体电池的电压低于其他的单体电池的电压，进而在堆芯20的两端设置假电池，可以有效地改善两端效应。

进而，在假电池上设置第一推抵面，以使第一密封件40推抵在位于堆芯20端部的假电池与绝缘板30之间，实现上述技术效果的同时，使第一密封件40的位置更加合理，可以提高燃料电池100的密封性能。

在一些实施例中，堆芯20包括：依次堆叠设置的双极板21、膜电极组件22，单体电池为双极板21与膜电极组件22限定出，临近端板10设置的两个双极板21构造为假双极板21a，第一推抵面形成在假双极板21a上。

也就是说，双极板21与位于双极板21之间的膜电极组件22限定出单体电池，位于堆芯20端部的假双极板21a与膜电极组件22限定出假电池，并使第一推抵面形成在假双极板21a朝向绝缘板30的一侧，以实现上述技术效果。

可以理解的是，假双极板21a与双极板21的结构大致相同，区别在于假双极板21a的燃料进口封堵，在双极板21与膜电极组件22之间设置有第二密封件，第二密封件的压缩前高度小于第一密封件的压缩前高度。

如图1所示，假双极板21a上设置有第一固定槽a，第一密封件40适于固定在第一固定槽a内，第一固定槽a的底壁形成为第一推抵面。由此，通过设置第一固定槽a，可以提高第一密封件40的固定稳定性，以提高燃料电池100的结构稳定性。

进一步地，第一固定槽a的深度为D1，第一密封件40的压缩前高度为D2，1.7D1≤D2≤1.9D1。这样，使第一密封件40的压缩前高度更加合理，相较现有技术的第一密封件40，具有更大的形变范围，以进一步提高第一密封件40的公差吸收效果，使第一密封件40可以吸收更大的公差。

可以理解的是，集流板50朝向假电池的侧面与绝缘板30朝向假电池的侧面平齐且集流板50与堆芯20之间设置有导电层60。这样，一方面，本申请的燃料电池100可以设置厚度一致的导电层60以确保集流板50与堆芯20的接触稳定性，进而提高燃料电池100的工作稳定性；另一方面，可以降低燃料电池100对导电层60的布置要求，并在集流板50陷入绝缘板30内时，仍然可以保证集流板50与堆芯20低电阻接触以进一步提高燃料电池100的工作稳定性。

可以理解的是，导电层60可以是碳纸、碳布或其他可导电的薄膜层。

如图2所示，绝缘板30朝向第一密封件40的一侧还设置有第二固定槽b，第一固定槽a和第二固定槽b相对设置，第二固定槽b的底壁形成为第二推抵面。

也就是说，本申请不对燃料电池100的具体结构进行具体地限定，在一些实施例中，仅在堆芯20上设置第一固定槽a以对第一密封件40进行限位(参见图1)；在另一些实施例中，在堆芯20上设置第一固定槽a的同时，在绝缘板30上设置第二固定槽b，以分别通过第一固定槽a和第二固定槽b在第一密封件40的两端对第一密封件40进行固定，第一密封件40所具有的技术效果一致。

此外，可以理解的是，通过设置第二固定槽b，可以降低绝缘板30的平面度要求，只需要保证第二固定槽b的底壁的平面度，可以降低绝缘板30的加工难度，以降低开发难度以及生产成本。

进一步地，集流板50嵌设在绝缘板30内。使集流板50在绝缘板30上的设置更加稳定，并在集流板50与绝缘板30之间设置绝缘层60，使集流板50与假双极板21a柔性配合，防止燃料电池100处于振动工况下，集流板50与假双极板21a直接接触，产生磕碰，以避免集流板50与假双极板21a的表面防腐蚀涂层脱落，可以有效地延长燃料电池100的使用寿命。

根据本发明第二方面实施例的车辆，包括：上述实施例中的燃料电池100。

根据本发明实施例的车辆，采用上述实施例中的燃料电池100，所具有的技术效果与上述燃料电池100一致，在这里不再赘述。

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 (6)

1.一种燃料电池(100)，其特征在于，包括：

端板(10)；

堆芯(20)，所述堆芯(20)包括：叠置的多个单体电池，所述堆芯(20)设置在两个所述端板(10)之间；

绝缘板(30)，所述绝缘板(30)设置在所述堆芯(20)与所述端板(10)之间；

第一密封件(40)，所述第一密封件(40)设置在绝缘板(30)与所述堆芯(20)之间；其中

所述堆芯(20)具有朝向所述绝缘板(30)的第一推抵面，所述绝缘板(30)上具有朝向所述堆芯(20)的第二推抵面，所述第一推抵面与所述第二推抵面之间的距离小于所述第一密封件(40)的压缩前高度以使所述第一密封件(40)弹性推抵在所述第一推抵面与所述第二推抵面之间；

所述堆芯(20)包括：单体电池，多个单体电池堆叠设置在两个所述端板(10)之间，临近端板(10)设置的两个单体电池构造为假电池，所述假电池朝向所述绝缘板(30)的一侧设置有第一推抵面；

所述堆芯(20)包括：依次堆叠设置的双极板(21)、膜电极组件(22)，所述单体电池为所述双极板(21)与所述膜电极组件(22)限定出，临近所述端板(10)设置的两个所述双极板(21)构造为假双极板(21a)，所述第一推抵面形成在所述假双极板(21a)上；

所述假双极板(21a)上设置有第一固定槽(a)，所述第一密封件(40)适于固定在所述第一固定槽(a)内，所述第一固定槽(a)的底壁形成为所述第一推抵面；

所述第一固定槽(a)的深度为D1，所述第一密封件(40)的压缩前高度压缩前高度为D2，所述1.7D1≤D2≤1.9D1。

2.根据权利要求1所述的燃料电池(100)，其特征在于，所述绝缘板(30)朝向所述第一密封件(40)的一侧还设置有第二固定槽(b)，所述第一固定槽(a)和所述第二固定槽(b)相对设置，所述第二固定槽(b)的底壁形成为所述第二推抵面。

3.根据权利要求1所述的燃料电池(100)，其特征在于，还包括：集流板(50)，所述集流板(50)，所述集流板(50)设置在所述假电池与所述绝缘板(30)之间。

4.根据权利要求3所述的燃料电池(100)，其特征在于，所述集流板(50)嵌设在所述绝缘板(30)内。

5.根据权利要求4所述的燃料电池(100)，其特征在于，所述集流板(50)朝向所述假电池的侧面与所述绝缘板(30)朝向所述假电池的侧面平齐且所述集流板(50)与所述堆芯(20)之间设置有导电层(60)。

6.一种车辆，其特征在于，包括：权利要求1-5中任一项所述的燃料电池(100)。