CN114388862A - 一种燃料电池短堆模组、燃料电池电堆以及电堆组装方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及新能源技术领域，具体涉及一种燃料电池短堆模组、燃料电池电堆以及电堆组装方法，燃料电池短堆模组包括短堆组件，短堆组件包括多个间隔堆叠的电极板以及膜电极，短堆组件具有电化学反应所需的反应物流通的多个流通通道；以及壳体，短堆组件安装于壳体内部，壳体顶部设有第一对接部，底部设有与第一对接部配合的第二对接部，第一对接部具有导电结构以及连接通道，导电结构与短堆组件电性连接，连接通道与流通通道对接。本申请通过壳体安装短堆组件，形成预先组装的燃料电池短堆模组，然后再将燃料电池短堆模组进行叠加组装导通电性连接以及流通通道，即可得到燃料电池电堆，提高了燃料电池电堆的组装效率，保证电堆的一致性与稳定性。

Description

一种燃料电池短堆模组、燃料电池电堆以及电堆组装方法

技术领域

本申请涉及新能源技术领域，具体涉及一种燃料电池短堆模组、燃料电池电堆以及电堆组装方法。

背景技术

目前，大型电堆组装一般需要300-500片单电池，片数达到一定数量后，由于累计误差，成堆工艺要求难度大幅提升，在量产化的过程中，要保证产品的一致性和稳定性难度较大，风险也较大，并且当电堆发生失效时，即使检测出失效部位，要想更换单节电池难度较大，需要重新拆堆更换失效电池片，重新组堆，浪费人力时间的同时又极易造成其他未损坏部件的性能破坏。因此，如何解决目前电堆组装效率低以及更换失效电池片易导致其他部件破坏的问题成为本领域技术人员努力的方向。

发明内容

本申请提供一种燃料电池短堆模组、燃料电池电堆以及电堆组装方法，旨在解决目前电堆组装效率低以及更换失效电池片易导致其他部件破坏的问题，本申请通过壳体安装短堆组件，形成预先组装的燃料电池短堆模组，然后再将燃料电池短堆模组进行叠加组装导通电性连接以及流通通道，即可得到燃料电池电堆，显著提高了燃料电池电堆的组装效率，保证电堆的一致性与稳定性，同时在燃料电池电堆后期使用过程中，若某个燃料电池短堆模组出现故障问题，可方便、快捷地拆解并更换，避免了人力时间浪费以及其他未损坏部件性能破坏的情况。

第一方面，本申请提供一种燃料电池短堆模组，多个燃料电池短堆模组堆叠组成燃料电池电堆，燃料电池短堆模组包括：

短堆组件，短堆组件包括多个间隔堆叠的电极板以及膜电极，短堆组件具有电化学反应所需的反应物流通的多个流通通道；以及

壳体，短堆组件安装于壳体内部，壳体顶部设有第一对接部，底部设有与第一对接部配合的第二对接部，第一对接部具有导电结构以及连接通道，导电结构与短堆组件电性连接，连接通道与流通通道对接；

在相邻的燃料电池短堆模组堆叠时，下一层的燃料电池短堆模组的第一对接部与上一层的燃料电池短堆模组的第二对接部上下对接实现堆叠，并通过对接使得导电结构与上一层的短堆组件电性连接，以及使得连接通道与上一层的短堆组件的流通通道对接。

综合本申请第一方面，在本申请第一种实施方式中，壳体包括：

第一壳体件；以及

第二壳体件，第一壳体件与第二壳体件通过连接件上下对接，将短堆组件压装于壳体内部。

综合本申请第一方面，在本申请第二种实施方式中，第一壳体件与第二壳体件间具有对接缝隙。

综合本申请第一方面，在本申请第三种实施方式中，连接件包括互相组合的第一组合件以及第二组合件，第一组合件设于第一壳体件上，第二组合件设于第二壳体件上，第一壳体件通过第一组合件与第二组合件之间的组合，与第二壳体件上下对接。

综合本申请第一方面，在本申请第四种实施方式中，第一对接部为凸设于壳体表面的凸起部，第二对接部为贯穿壳体底部的通槽。

综合本申请第一方面，在本申请第五种实施方式中，第一对接部设有通向短堆组件的导电安装通槽，导电结构安装于导电安装通槽内并与短堆组件接触。

综合本申请第一方面，在本申请第六种实施方式中，短堆组件上表面以及下表面设有围绕流通通道的密封圈。

第二方面，本申请提供一种燃料电池电堆，包括多个第一方面的燃料电池短堆模组。

第三方面，本申请提供一种燃料电池电堆组装方法，方法包括：

将用于组装燃料电池电堆的电极板以及膜电极分为多组短堆，每组短堆包括多个电极板以及膜电极；

将每组短堆的多个电极板以及膜电极间隔堆叠形成多个短堆组件，组装后的短堆组件具有电化学反应所需的反应物流通的多个流通通道；

将每个短堆组件装入对应的壳体内部，形成多个燃料电池短堆模组，其中，壳体顶部设有第一对接部，底部设有与第一对接部配合的第二对接部，第一对接部具有导电结构以及连接通道，导电结构与短堆组件电性连接，连接通道与流通通道对接；

将多个燃料电池短堆模组堆叠形成燃料电池电堆，其中，在相邻的燃料电池短堆模组中，下一层的燃料电池短堆模组的第一对接部与上一层的燃料电池短堆模组的第二对接部上下对接实现堆叠，并通过对接使得导电结构与上一层的短堆组件电性连接，以及使得连接通道与上一层的短堆组件的流通通道对接。

综合本申请第三方面，在本申请第七种实施方式中，壳体包括第一壳体件以及第二壳体件，第一壳体件与第二壳体件通过连接件上下对接将短堆组件压装于壳体内部，将每个短堆组件装入对应的壳体内部，形成多个燃料电池短堆模组包括：

将短堆组件装入第一壳体件内，通过连接件将第二壳体件与第一壳体件上下对接，将短堆组件安装于第一壳体件与第二壳体件之间，并对短堆组件进行预先压缩。

综合本申请第三方面，在本申请第八种实施方式中，第一壳体件与第二壳体件上下对接后具有对接缝隙，在将多个燃料电池短堆模组堆叠形成燃料电池电堆后，方法还包括：

对燃料电池电堆的两端施加压力，通过第一壳体件、第二壳体件间的对接缝隙继续对短堆组件进行二次压缩，最终形成压缩后的燃料电池电堆。

本申请通过壳体安装短堆组件，形成预先组装的燃料电池短堆模组，然后再将燃料电池短堆模组进行叠加组装导通电性连接以及流通通道，即可得到燃料电池电堆，显著提高了燃料电池电堆的组装效率，保证电堆的一致性与稳定性，同时在燃料电池电堆后期使用过程中，若某个燃料电池短堆模组出现故障问题，可方便、快捷地拆解并更换，避免了人力时间浪费以及其他未损坏部件性能破坏的情况。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例中提供的燃料电池短堆模组的一种顶面结构示意图；

图2是本申请实施例中提供的燃料电池短堆模组的一种底面结构示意图；

图3是本申请实施例中提供的燃料电池短堆模组的一种爆炸示意图；

图4是本申请实施例中提供的短堆组件的一种结构示意图；

图5是本申请实施例中提供的第一对接部与第二对接部对接的一种结构示意图；

图6是本申请实施例中提供的导电结构的一种结构示意图；

图7是本申请实施例中提供的导电弹片的一种结构示意图；

图8是本申请实施例中提供的传力定位体的一种结构示意图；

图9是本申请实施例中提供的壳体的一种结构示意图；

图10是本申请实施例中提供的燃料电池电堆的一种结构示意图；

图11是本申请实施例中提供的燃料电池电堆组装方法的一种流程示意图；

图12是本申请实施例中提供的燃料电池的一种结构示意图；

图13是本申请实施例中提供的燃料电池的一种爆炸示意图。

其中，10燃料电池短堆模组，20端板，30紧固件，100短堆组件，110流通通道，120密封圈，200壳体，210第一对接部，211导电安装通槽，220第二对接部，230导电结构，231导电弹片，232传力定位体，233弹性凸起部，234压缩通道，235定位槽，240连接通道，250第一壳体件，251第一组合件，260第二壳体件，261第二组合件。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

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”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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本发明，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本发明。在其它实例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本发明的描述变得晦涩。因此，本发明并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。

本申请实施例提供一种燃料电池短堆模组、燃料电池电堆以及电堆组装方法，以下分别进行详细说明。

首先，参阅图1、图2以及图3，图1示出了本申请实施例中燃料电池短堆模组10的一种顶面结构示意图，图2示出了本申请实施例中燃料电池短堆模组10的一种底面结构示意图，图3示出本申请实施例中燃料电池短堆模组10的一种爆炸示意图，其中，多个燃料电池短堆模组10堆叠组成燃料电池电堆，燃料电池短堆模组10包括：

短堆组件100，短堆组件100包括多个间隔堆叠的电极板以及膜电极，短堆组件100具有电化学反应所需的反应物流通的多个流通通道110；

短堆组件100是指由多个间隔堆叠的电极板以及膜电极组成的组成件，其中，电极板是燃料电池中提供发生氧化还原反应的电化学反应场所并进行电性传导的组成件，具体的，电极板可以为阳极板或阴极板。膜电极位于电极板间，承担燃料电池内的多相物质传输(包括液态水、氢气、氧气、质子传输等)，并将氢气分离为质子和电子，其中质子穿过膜电极到达另外一侧进行电化学反应，无法穿过质子交换膜的电子形成电流产生电能。具体的，膜电极可以包括质子交换膜、扩散层、催化剂层等。

在本申请的一些实施例中，为了便于向短堆组件100内部通入电化学反应所需的反应物，参阅图4，图4示出了本申请实施例中短堆组件100的一种结构示意图，短堆组件100具有电化学反应所需的反应物流通的多个流通通道110(例如分别与氧气、氢气、液态水等对应的通道)，具体的，流通通道110可以是由电极板以及膜电极开设的流通孔堆叠对应形成的通道。

壳体200，短堆组件100安装于壳体200内部，壳体200顶部设有第一对接部210，底部设有与第一对接部210配合的第二对接部220，第一对接部210具有导电结构230以及连接通道240，导电结构230与短堆组件100电性连接，连接通道240与流通通道110对接。

壳体200是指预先将短堆组件100安装在其内部的构件，一般的，电极板以及膜电极堆叠形成的短堆组件100为长方体形状，为保证短堆组件100在壳体200内部的稳定性，壳体200内部具有与短堆组件100对应的长方体形状腔室，同时壳体200也可以为长方体形，但不限于此，例如当电极板以及膜电极为正六边形形状时，壳体200也可以为正六边形立方体。

在本申请的一些实施例中，壳体200顶部设有第一对接部210，底部设有与第一对接部210配合的第二对接部220，在相邻的燃料电池短堆模组10堆叠时，下一层的燃料电池短堆模组10的第一对接部210与上一层的燃料电池短堆模组10的第二对接部220上下对接，从而实现多个燃料电池短堆模组10堆叠组成燃料电池电堆的目的。示例性的，参阅图5，图5示出了第一对接部210与第二对接部220对接的一种结构示意图，其中，第一对接部210为凸设于壳体200表面的凸起部，第二对接部220为贯穿壳体200底部的通槽，以便于通过凸起部与通槽的配合实现第一对接部210与第二对接部220的精准对接，同时由于第二对接部220为贯穿壳体200底部的通槽，可以使得第一对接部210上的结构(例如导电结构230、连接通道240)上一层燃料电池短堆模组10的短堆组件100接触或对接。

进一步的，为了使得相邻的燃料电池短堆模组10实现电连接以及反应物流通通道110的导通，第一对接部210具有导电结构230以及连接通道240，导电结构230与短堆组件100电性连接，连接通道240与流通通道110对接。具体的，导电结构230可以直接与短堆组件100接触实现电性连接，也可以通过中间件(例如导线、金属片等)将导电结构230与短堆组件100电性连接，示例性的，为了便于导电结构230的安装以及与短堆组件100的电性导通，参阅图3，第一对接部210设有通向短堆组件100的导电安装通槽211，导电结构230安装于导电安装通槽211内并与短堆组件100接触。更进一步的，壳体200的连接通道240可以直接与短堆组件100的流通通道110接触并对接，也可以在短堆组件100上表面以及下表面设围绕流通通道110的密封圈120，保证连接通道240与流通通道110对接的密封性。

在本申请的一些实施例中，导电安装通槽211可以设置在壳体200与反应区域对应的位置，以便于将导电结构230安装在反应区域相对的位置上，进而针对反应区域进行导电，保证最大化的导通产生电源反应区域的电能，同时，在对燃料电池电堆施加压力时，导电安装通槽211内的导电结构230可以在上一层燃料电池短堆模组10传递压力后单独压缩反应区域，即可以通过将导电安装通槽211与反应区域对应设置可以实现最大化导通电能以及单独压缩反应区域的目的。具体的，反应区域可以是指膜电极的质子交换膜的区域，更进一步的，反应区域亦可指质子交换膜涂有催化剂的区域。

在相邻的燃料电池短堆模组10堆叠时，下一层的燃料电池短堆模组10壳体200顶部的第一对接部210与上一层的燃料电池短堆模组10壳体200底部的第二对接部220上下对接实现堆叠，通过对接使得第一对接部210上的导电结构230与上一层的短堆组件100电性连接，并使得连接通道240与上一层的短堆组件100的流通通道110对接，最终使得相邻的燃料电池短堆模组10壳体200内部短堆组件100通过导电结构230实现电性导通，并通过连接通道240连通相邻燃料电池短堆模组10壳体200内部短堆组件100的流通通道110，最终通过预先装配的燃料电池短堆模组10堆叠实现组装燃料电池电堆的目的，由于整个组堆过程仅需堆叠预先装配的燃料电池短堆模组10，显著提高了燃料电池电堆的组装效率，同时预先装配的燃料电池短堆模组10中的电极板、膜电极仅为电堆的一部分，可以避免由于堆叠电极板、膜电极而产生的累计误差逐渐增大的情况，保证了电堆的一致性与稳定性，同时在燃料电池电堆后期的使用过程中，若某个燃料电池短堆模组10出现损坏，可方便、快捷地拆解并更换，避免了人力时间浪费以及其他未损坏部件性能破坏的情况。

值得注意的是，上述关于燃料电池短堆模组10的描述仅仅是为了示例和说明，对于本领域技术人员来说，在本申请的指导下可以对燃料电池短堆模组10进行各种修正和改变，例如，第一对接部210与第二对接部220可以分别为凸起以及凹槽，通过凸起与凹槽的配合实现对接，又例如，第一对接部210与第二对接部220均为凸起结构，再例如，在第一对接部210与第二对接部220为凸起与凹槽的情况下，还可以在第二对接部220增设导电结构230以及连接通道240，以便于相邻的燃料电池短堆模组10壳体200内部短堆组件100通过导电结构230、连通通道实现电性导通以及流通通道110的导通。

继续参见图6，图6示出了导电结构230的一种结构示意图。其中，导电结构230包括：

导电弹片231，导电弹片231与短堆组件100表面贴合，导电弹片231背离短堆组件100的表面均匀分布有多个弹性凸起部233；

导电弹片231为导通相邻燃料电池短堆模组10壳体200内部短堆组件100电性的主要导通件，具体的，导电弹片231可以是由金属(例如铜)制作而成，还可以是非金属材料(例如石墨)制作而成的。在本申请的一些实施例中，导电弹片231可以是金属片状的构件，以便于导电弹片231与短堆组件100表面贴合，增大导电接触面积。进一步的，参阅图7，图7示出了导电弹片231的一种结构示意图，导电弹片231背离短堆组件100的表面均匀分布有多个弹性凸起部233，以便于在相邻的燃料电池短堆模组10堆叠时，下一层燃料电池短堆模组10中导电弹片231的弹性凸起部233与上一层燃料电池短堆模组10壳体200中的短堆组件100接触，同时，多个燃料电池短堆模组10组成燃料电池电堆后，在对燃料电池电堆施加压力时，均匀分布的多个弹性凸起部233可以将上一层的短堆组件100的压力均匀下一层的短堆组件100传递，最终实现燃料电池短堆模组10间压力的重新均匀分配，消除因电极板、膜电极等电堆组成件制造产生的精度误差以及堆叠产生的累计误差而造成的电堆内部应力集中以及分布不均匀的现象，进而改善燃料电池内部的电流分布，避免电堆内部产生局部水淹或者局部缺氢而使得燃料电池性能大幅降的现象。

传力定位体232，传力定位体232与导电弹片231贴合，传力定位体232具有多个与弹性凸起部233对应的多个压缩通道234，弹性凸起部233嵌入压缩通道234内。

在一些实施例中，导电结构230可以进一步增加传力定位体232，传力定位体232是相对于壳体200固定的定位件，以便于传力定位体232与导电弹片231组合后形成相对于壳体200固定的整体定位件，防止导电弹片231在被压缩时相对于短堆组件100表面平移，进而导致短堆组件100电极板、膜电极等错位甚至散堆的现象。具体的，传力定位体232可以与导电弹片231贴合，在贴合后，当上一层燃料电池短堆模组10传递压力时，导电弹片231的凸起部与上一层短堆组件100贴合导电，传力定位体232向导电弹片231传递压力，再由导电弹片231向短堆组件100传递压力，即在该实施例中，由传力定位体232传递压力，由导电弹片231的凸起部233变形与短堆组件100贴合导电，以避免仅通过导电弹片231传递压力以及导电时，凸起部233承压过大变形失效的现象。进一步的，可以将传力定位体232嵌入导电安装通槽211内，进而实现传力定位体232相对于壳体200的固定。更进一步的，为了便于传力定位体232固定在导电安装通槽211内，还可以在导电安装通槽211内环形设有多个定位柱，在传力定位体232外周环形设置有与定位柱对应的多个定位槽235，通过定位柱与定位槽235配合以使得传力定位体232固定在导电安装通槽211内，保证传力定位体232在导电安装通槽211内的稳定性。

在本申请的一些具体实施例中，为了实现传力定位体232与导电弹片231的组合，参阅图8，图8示出了传力定位体232的一种结构示意图，传力定位体232还可以具有多个与弹性凸起部233对应的多个压缩通道234，压缩通道234垂于短堆组件100表面，通过弹性凸起部233嵌入压缩通道234内，实现导电弹片231与传力定位体232的组合，进而防止导电弹片231在被压缩时相对于短堆组件100表面平移，导致短堆组件100电极板、膜电极等错位甚至散堆的现象。同时，在导电结构230在被压缩时，传力定位体232向导电弹片231传递压力，再由导电弹片231向短堆组件100传递压力，导电弹片231的凸起部233外伸出压缩通道234，被上一层短堆组件100压缩变形并贴合导电，导电弹片231、短堆组件100、传力定位体232之间相互的压力产生静摩擦力，进一步防止导电弹片231、传力定位体232等组件的移动。

在本申请的一些实施例中，传力定位体232的材质可以为导电弹性材料，例如导电海绵，进而通过导电海绵具有弹性以及导电的特性，燃料电池短堆模组10在压缩时，传力定位体232可以同步压缩，进而增大燃料电池电堆的可压缩行程，使得燃料电池短堆模组10堆叠后更加紧凑，并保证壳体200与上一模组之间的密封性，同时在导通燃料电池短堆模组10之间的电性时，导电海绵可以同步与导电弹片231一起导电，进而减少燃料电池短堆模组10之间导电的电阻。在本申请另外的一些实施例中，传力定位体232的材质可以为绝缘弹性材料，例如橡胶。

值得注意的是，上述关于导电结构230的描述仅仅是为了示例和说明，对于本领域技术人员来说，在本申请的指导下可以对导电结构230进行各种修正和改变，例如，导电结构230可以为接触短堆组件100的金属柱体或其他形状的导电体；又例如，导电弹片231可以直接相对于壳体200固定，在压缩短堆组件100时，导电弹片231仅将竖直方向的力施加给短堆组件100。再例如，传力定位体232还可以为其他材质，例如，碳纸、塑料、石墨等。再例如，导电结构230可以整体由弹性导电材料制成。

继续参见图9，图9示出了壳体200的一种结构示意图。其中，壳体200包括：

第一壳体件250；

第二壳体件260，第一壳体件250与第二壳体件260通过连接件上下对接，将短堆组件100压装于壳体200内部。

第一壳体件250为从上方盖住短堆组件100并与第二壳体件260组成壳体200的一构件，第二壳体件260为从下方将短堆组件100装入其内部并与第一壳体件250组成壳体200的另一构件，具体的，第一壳体件250可以为无底盖的长方形箱体，第二壳体件260为无顶盖的长方形箱体，以便于第一壳体件250可以盖住短堆组件100顶部，第二壳体件260可以将短堆组件100底部装入其内部。进一步的，还可以将第一对接部210设置在第一壳体件250顶部，以便于第一对接部210的导电结构230与短堆组件100顶部接触，也可以将第二对接部220设置于第二壳体件260底部，以便于上一层燃料电池短堆模组10的第一对接部210与第二对接部220对接。

在本申请的一些实施例中，为了便于第一壳体件250与第二壳体件260的连接组合，可以在第一壳体件250与第二壳体件260上设置连接件，具体的，连接件连接件包括互相组合的第一组合件251以及第二组合件261，第一组合件251设于第一壳体件250上，第二组合件261设于第二壳体件260上，第一壳体件250通过第一组合件251与第二组合件261之间的组合，与第二壳体件260上下对接。示例性的，第一组合件251可以为扣合件，第二组合件261可以为与扣合件对应的卡扣件。

在本申请的一些具体实施例中，为了便于在对燃料电池电堆进行压缩，第一壳体件250与第二壳体件260间具有对接缝隙，示例性的，参见图4及图5，第一壳体件250、第二壳体件260以及短堆组件100的尺寸可以满足如下关系式：

(H1+H2)<H，

其中，H为短堆组件100装入第一壳体件250与第二壳体件260后的高度，H1为第一壳体件250的深度，H2为第二壳体件260的深度，通过将短堆组件100的高度设置大于第一壳体件250以及第二壳体件260的深度，即可以使得第一壳体件250以及第二壳体件260组合安装短堆组件100后，第一壳体件250与第二壳体件260间具有对接缝隙，在对燃料电池短堆模组10进行压缩时，第一壳体件250、第二壳体件260可以对其内部的短堆组件100进行压缩，例如对于短堆组件100的边缘进行压缩，保护短堆组件100电极板、膜电极板之间的密封性。此外，在上述实施例的基础上，例如对于第一壳体件250具有第一组合件251，第二壳体件260具有第二组合件261的实施例，可以通过第一组合件251以及第二组合件261的组合，使得第一壳体件250以及第二壳体件260对壳体200内部的短堆组件100进行预压，然后在燃料电池短堆模组10堆叠后，再通过端板20进行二次压缩，进而使得将燃料电池电堆压缩过程分为两次进行，减小每次压缩过程的位移量，最终使得燃料电池电堆压堆位移量小，位置固定，提高压缩过程的可控性。

值得注意的是，上述关于壳体200的描述仅仅是为了示例和说明，对于本领域技术人员来说，在本申请的指导下可以对壳体200进行各种修正和改变，例如，壳体200还可以为左右组合的方式将短堆组件100安装在其内部；又例如，第一组合件251还可以为挂钩，第二组合件261还可以挂接口；再例如第一组合件251还可以为螺钉安装台，第二组合件261还可以为安装孔等。

为了更好实施本申请实施例中燃料电池短堆模组10，在燃料电池短堆模组10基础之上，本申请实施例中还提供一种燃料电池电堆，如图10所示，图10示出了燃料电池电堆的一种结构示意图，所述燃料电池电堆包括多个上述任一项实施例所述的燃料电池短堆模组10，其中，多个燃料电池短堆模组10堆叠组成的燃料电池电堆，具体的，燃料电池短堆模组10堆叠可以通过上一层燃料电池短堆模组10壳体200的第一对接部210与下一层燃料电池短堆模组10壳体200的第二对接部220组合实现堆叠。

进一步的，为了更好实施本申请实施例中燃料电池电堆，在燃料电池电堆基础之上，本申请实施例中还提供一种燃料电池电堆组装方法，参阅图11，图11示出了本申请燃料电池电堆组装方法的一种流程示意图，方法包括：

步骤S1110，将用于组装燃料电池电堆的电极板以及膜电极分为多组短堆，每组短堆包括多个电极板以及膜电极；

步骤S1120，将每组短堆的多个电极板以及膜电极间隔堆叠形成多个短堆组件100，组装后的短堆组件100具有电化学反应所需的反应物流通的多个流通通道110；

步骤S1130，将每个短堆组件100装入对应的壳体200内部，形成多个燃料电池短堆模组10，其中，壳体200顶部设有第一对接部210，底部设有与第一对接部210配合的第二对接部220，第一对接部210具有导电结构230以及连接通道240，导电结构230与短堆组件100电性连接，连接通道240与流通通道110对接；

步骤S1140，将多个燃料电池短堆模组10堆叠形成燃料电池电堆，其中，在相邻的燃料电池短堆模组10中，下一层的燃料电池短堆模组10的第一对接部210与上一层的燃料电池短堆模组10的第二对接部220上下对接实现堆叠，并通过对接使得导电结构230与上一层的短堆组件100电性连接，以及使得连接通道240与上一层的短堆组件100的流通通道110对接。

其中，壳体200可以包括第一壳体件250以及第二壳体件260，第一壳体件250与第二壳体件260通过连接件上下对接将短堆组件100压装于壳体200内部，进而形成多个燃料电池短堆模组10则可以将短堆组件100装入第一壳体件250内，通过连接件将第二壳体件260与第一壳体件250上下对接，将短堆组件100安装于第一壳体件250与第二壳体件260之间，并对短堆组件100进行预先压缩，使得第二壳体件260与第一壳体件250内部短堆组件100的电极板、膜电极等具有足够的摩擦力而不会发生相对位移，保证短堆组件100堆叠后的稳固性。同时，对于短堆组件进行预先压缩的所需压力小，减小了壳体200的第一组合件251、第二组合件261在形成模组后所受由于内部部件回弹趋势所承受的拉力。

在对短堆组件100进行预先压缩后，第一壳体件250与第二壳体件260上下对接后具有对接缝隙，在将多个燃料电池短堆模组10堆叠形成燃料电池电堆后，还可以对燃料电池电堆的两端施加压力，通过第一壳体件250、第二壳体件260间的对接缝隙继续对短堆组件100进行二次压缩，最终形成二次压缩后的燃料电池电堆，即本申请使得将燃料电池电堆压缩过程分为两次进行，减小每次压缩过程的位移量，最终使得燃料电池电堆压堆位移量小，位置固定，提高压缩过程的可控性。同时在二次压缩成堆后，压力在短堆组件100与第一壳体件250间传递，第二壳体件260几乎不受压堆力，模组壳体200的第一组合件251、第二组合件261在压堆后也会由于位移而不再受拉力作用，即在二次压缩后，避免了第一组合件251、第二组合件261长期承受内部部件回弹趋势所承受的拉力。

在本申请燃料电池短堆组装方法的过程中，仅需通过预先组装燃料电池短堆模组10，然后再次组装燃料电池短堆模组10形成电堆，不仅每个燃料电池短堆模组10堆叠的电极板以及膜电极数量少，具有易组装、堆叠累计误差低、保证电堆的一致性与稳定性的特点，同时组堆过程仅需堆叠预先装配的燃料电池短堆模组10，显著提高了燃料电池电堆的组装效率，在燃料电池电堆后期的使用过程中，若某个燃料电池短堆模组10出现损坏，可方便、快捷地拆解并更换，避免了人力时间浪费以及其他未损坏部件性能破坏的情况。

进一步的，为了更好实施本申请实施例中燃料电池电堆，在燃料电池电堆基础之上，本申请实施例中还提供一种燃料电池，如图12所示，图12示出了燃料电池的一种结构示意图，燃料电池包括电堆主体、端板20以及紧固件30，其中：

电堆主体是燃料电池发生电化学反应放电的主要场所，主要由多个燃料电池短堆模组10堆叠组成。具体的，燃料电池短堆模组10包括短堆组件100以及壳体200，短堆组件100包括多个间隔堆叠的电极板以及膜电极，短堆组件100具有电化学反应所需的反应物流通的多个流通通道110；短堆组件100封装于壳体200内部，壳体200顶部设有第一对接部210，底部设有第二对接部220，第一对接部210具有导电结构230以及连接通道240，导电结构230与短堆组件100电性连接，连接通道240与流通通道110对接。在相邻的燃料电池短堆模组10堆叠时，下一层的燃料电池短堆模组10的第一对接部210与上一层的燃料电池短堆模组10的第二对接部220上下对接实现堆叠，并通过对接使得导电结构230与上一层的短堆组件100电性连接，同时使得连接通道240与上一层的短堆组件100的流通通道110对接。

燃料电池端板20是对电堆主体施加压力降低电阻的作用件。在本申请的一些实施例中，燃料电池端板20可以是作用在短堆主体表面的平板型构件。在本申请的另外一些实施例中，如图13所示，图13示出了燃料电池的一种爆炸示意图，燃料电池端板20还可以是由作用短堆主体表面中心区域、边缘区域的两个构件组成而成，以便于分别压装燃料电池电堆的反应区域以及密封区域，其中，反应区域可以是指膜电极的质子交换膜的区域，更进一步的，反应区域亦可指质子交换膜涂有催化剂的区域；密封区域可以是指进气歧管对接位置处的区域，以便于实现的进气歧管对接密封功能，更进一步的，密封区域亦可指反应通道对应的区域。

紧固件30是对燃料电池端板20施加作用力的固定件，以便于将通过紧固件30对短堆主体施加压力。具体的，紧固件30定可以是绑带、螺栓、拉杆等锁紧件。

值得注意的是，上述关于燃料电池的描述仅为示例性的，本领域技术人员在本申请的指导下，可以对上述结构做出等同的修改设计，例如，燃料电池还可以包括外壳，又例如，端板20可以仅处于燃料电池堆的上端或者下端。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见上文针对其他实施例的详细描述，此处不再赘述。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个申请实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

以上对本申请实施例所提供的一种燃料电池短堆模组、燃料电池电堆以及电堆组装方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种燃料电池短堆模组，其特征在于，多个所述燃料电池短堆模组堆叠组成燃料电池电堆，所述燃料电池短堆模组包括：

短堆组件，所述短堆组件包括多个间隔堆叠的电极板以及膜电极，所述短堆组件具有电化学反应所需的反应物流通的多个流通通道；以及

壳体，所述短堆组件安装于所述壳体内部，所述壳体顶部设有第一对接部，底部设有与所述第一对接部配合的第二对接部，所述第一对接部具有导电结构以及连接通道，所述导电结构与所述短堆组件电性连接，所述连接通道与所述流通通道对接；

在相邻的所述燃料电池短堆模组堆叠时，下一层的所述燃料电池短堆模组的所述第一对接部与上一层的所述燃料电池短堆模组的所述第二对接部上下对接实现堆叠，并通过对接使得所述导电结构与上一层的所述短堆组件电性连接，以及使得所述连接通道与上一层的所述短堆组件的所述流通通道对接。

2.如权利要求1所述的一种燃料电池短堆模组，其特征在于，所述壳体包括：

第一壳体件；以及

第二壳体件，所述第一壳体件与所述第二壳体件通过连接件上下对接，将所述短堆组件压装于所述壳体内部。

3.如权利要求2所述的一种燃料电池短堆模组，其特征在于，所述第一壳体件与所述第二壳体件间具有对接缝隙。

4.如权利要求2所述的一种燃料电池短堆模组，其特征在于，所述连接件包括互相组合的第一组合件以及第二组合件，所述第一组合件设于所述第一壳体件上，所述第二组合件设于所述第二壳体件上，所述第一壳体件通过所述第一组合件与所述第二组合件之间的组合，与所述第二壳体件上下对接。

5.如权利要求1所述的一种燃料电池短堆模组，其特征在于，所述第一对接部为凸设于所述壳体表面的凸起部，所述第二对接部为贯穿所述壳体底部的通槽。

6.如权利要求5所述的一种燃料电池短堆模组，其特征在于，所述第一对接部设有通向所述短堆组件的导电安装通槽，所述导电结构安装于所述导电安装通槽内并与所述短堆组件接触。

7.一种燃料电池电堆，其特征在于，包括多个如权利要求1～6任一项所述的燃料电池短堆模组。

8.一种燃料电池电堆组装方法，其特征在于，所述方法包括：

将用于组装燃料电池电堆的电极板以及膜电极分为多组短堆，每组所述短堆包括多个电极板以及膜电极；

将每组所述短堆的多个所述电极板以及所述膜电极间隔堆叠形成多个短堆组件，组装后的所述短堆组件具有电化学反应所需的反应物流通的多个流通通道；

将每个所述短堆组件装入对应的壳体内部，形成多个燃料电池短堆模组，其中，所述壳体顶部设有第一对接部，底部设有与所述第一对接部配合的第二对接部，所述第一对接部具有导电结构以及连接通道，所述导电结构与所述短堆组件电性连接，所述连接通道与所述流通通道对接；

将多个所述燃料电池短堆模组堆叠形成燃料电池电堆，其中，在相邻的所述燃料电池短堆模组中，下一层的所述燃料电池短堆模组的所述第一对接部与上一层的所述燃料电池短堆模组的所述第二对接部上下对接实现堆叠，并通过对接使得所述导电结构与上一层的所述短堆组件电性连接，以及使得所述连接通道与上一层的所述短堆组件的所述流通通道对接。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述壳体包括第一壳体件以及第二壳体件，所述第一壳体件与所述第二壳体件通过连接件上下对接将所述短堆组件压装于所述壳体内部，所述将每个所述短堆组件装入对应的壳体内部，形成多个燃料电池短堆模组包括：

将所述短堆组件装入所述第一壳体件内，通过所述连接件将所述第二壳体件与所述第一壳体件上下对接，将所述短堆组件安装于所述第一壳体件与所述第二壳体件之间，并对所述短堆组件进行预先压缩。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一壳体件与所述第二壳体件上下对接后具有对接缝隙，在将多个所述燃料电池短堆模组堆叠形成燃料电池电堆后，所述方法还包括：

对燃料电池电堆的两端施加压力，通过所述第一壳体件、所述第二壳体件间的对接缝隙继续对所述短堆组件进行二次压缩，最终形成压缩后的燃料电池电堆。

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