CN114709455B - 一种燃料电池的多堆集成装置及其工作方法 - Google Patents

一种燃料电池的多堆集成装置及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种燃料电池的多堆集成装置及其工作方法,多堆集成装置包括依次固定连接的第一端板、第一集流板、第一电堆、第二集流板、第二端板、第三集流板、第二电堆、第四集流板、第三端板、第五集流板、第三电堆、第六集流板和第四端板,还包括负载、总开关、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第一单刀双掷开关以及第二单刀双掷开关;负载通过总开关与第一集流板连接,负载与第六集流板连接;第一单刀双掷开关连接第二集流板、第三集流板和负载,第二单刀双掷开关连接第四集流板、第五集流板和负载。本发明采用简单的电路设计,既大大延长了电堆的寿命,还大大降低了设备使用成本。

Description

一种燃料电池的多堆集成装置及其工作方法
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域,特别涉及一种燃料电池的多堆集成装置及其工作方法。
背景技术
在新能源汽车发展体系中,燃料电池汽车是其重要的组成部分。质子交换膜燃料电池是一种直接将化学能经反应后直接转化成电能、热能和水的电化学装置,它不受卡诺循环的限制,转化效率高,只要有足够的燃料气体(主要为氢气)和氧气,就可以长时间连续运行。
现有的燃料电池电堆会划分若干种功率不同的燃料电池电堆,以应对不同的应用场景,例如小型家庭发电应急用的燃料电池电堆会使用低功率的燃料电池电堆,家用燃料电池汽车使用中功率的燃料电池电堆,大型物流车就会使用大功率的燃料电池电堆。
另外,就算一台家用燃料电池汽车,也需要划分几种不同功率的运行状态,例如,燃料电池汽车在怠速时,燃料电池电堆无需提供动力给燃料电池汽车,只需要提供一点电力给燃料电池汽车的其他设备,因此燃料电池汽车在怠速时燃料电池电堆提供超低功率的电力,燃料电池汽车在低速时提供燃料电池电堆低功率的电力,燃料电池汽车在高速时燃料电池电堆提供高功率的电力等。
现有技术对于不同功率分配的方式有两种解决方案,一种是直接用单个大功率电堆,满足车辆最大功率需求,但这样会在怠速或者低功率区间,电堆处于高电位状态,催化剂载体容易被腐蚀,从而造成电堆性能下降;另一种方案时直接将燃料电池电堆划分成几个小电堆共同运行,每个小电堆采用一个共同的歧管供应气体和冷却液,复杂的歧管设计增加了设计难度,且较难保证完全分配均匀,也会导致分配较差的电堆较快衰减。现有技术不但会较快降低电堆性能,还增加了额外的部件成本。
发明内容
本发明为解决上述技术问题之一,提供一种燃料电池的多堆集成装置及其工作方法,本发明通过将若干个小燃料电池电堆串联组合成一个大燃料电池电堆,只需要控制独立气体和液体通路来控制燃料电池电堆的功率,并且采用简单的电路设计,既大大延长了电堆的寿命,还大大降低了设备使用成本。
为解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:一种燃料电池的多堆集成装置的工作方法,其运行于一种燃料电池的多堆集成装置,所述多堆集成装置包括第一集流板、第一电堆、第二集流板、第二端板、第三集流板、第二电堆、第四集流板、第三端板、第五集流板、第三电堆、第六集流板、第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门;所述第一集流板、第一电堆、第二集流板、第二端板、第三集流板、第二电堆、第四集流板、第三端板、第五集流板、第三电堆和第六集流板依次固定连接,第一阀门设置于第二端板的一端,第二阀门则设置于第二端板的另一端,第三阀门设置于第三端板的一端,第四阀门则设置于第三端板的另一端;所述一种燃料电池的多堆集成装置的工作方法包括以下步骤:
当多堆集成装置需要运行在低功率状态时,关闭第一阀门和第二阀门,负载电连接第一集流板和第二集流板;
当多堆集成装置需要运行在中功率状态时,开通第一阀门和第二阀门,关闭第三阀门和第四阀门,负载电连接第一集流板和第四集流板,第二集流板电连接第三集流板;
当多堆集成装置需要运行在高功率状态时,开通第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门,负载电连接第一集流板和第六集流板,第二集流板电连接第三集流板,第四集流板电连接第五集流板。
进一步的,所述多堆集成装置还包括第一单刀双掷开关,第一单刀双掷开关包括A端、B端和C端,A端电连接第二集流板,B端连接负载,C端电连接第三集流板;所述当多堆集成装置需要运行在低功率状态时,第一单刀双掷开关的A端与B端闭合,负载通过第一单刀双掷开关电连接第二集流板。
进一步的,所述多堆集成装置还包括第二单刀双掷开关,第二单刀双掷开关包括D端、E端和F端,D端电连接第四集流板,E端连接负载,F端电连接第五集流板;所述当多堆集成装置需要运行在中功率状态时,第一单刀双掷开关的A端与C端闭合,第二集流板通过第一单刀双掷开关电连接第三集流板,第二单刀双掷开关的D端与E端闭合,负载通过第二单刀双掷开关电连接第二集流板。
进一步的,所述当多堆集成装置需要运行在高功率状态时,第一单刀双掷开关的A端与C端闭合,第二集流板通过第一单刀双掷开关电连接第三集流板,第二单刀双掷开关的D端与F端闭合,第四集流板通过第二单刀双掷开关电连接第五集流板。
进一步的,所述多堆集成装置还包括总开关,当负载运行于低功率状态或者中功率状态或者高功率状态时,总开关闭合,负载通过总开关电连接第一集流板。
本发明另一目的是提供一种燃料电池的多堆集成装置,包括负载、第一集流板、第一电堆、第二集流板、第二端板、第三集流板、第二电堆、第四集流板、第三端板、第五集流板、第三电堆、第六集流板、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关;
所述第一集流板、第一电堆、第二集流板、第二端板、第三集流板、第二电堆、第四集流板、第三端板、第五集流板、第三电堆和第六集流板依次固定连接;
所述第一阀门设置于第二端板的一端,第二阀门则设置于第二端板的另一端,第三阀门设置于第三端板的一端,第四阀门则设置于第三端板的另一端;第一阀门和第二阀门均用于控制空气、氢气以及冷却液在第一电堆和第二电堆之间流动;第三阀门和第四阀门均用于控制空气、氢气以及冷却液在第二电堆和第三电堆之间流动;
所述第一单刀双掷开关包括A端、B端和C端,A端电连接第二集流板,B端连接负载,C端电连接第三集流板;
所述第二单刀双掷开关包括D端、E端和F端,D端电连接第四集流板,E端连接负载,F端电连接第五集流板。
进一步的,所述的一种燃料电池的多堆集成装置还包括总开关,负载通过总开关电连接第一集流板。
进一步的,所述的一种燃料电池的多堆集成装置还包括第一端板和第四端板,所述第一端板和第一集流板固定连接,所述第四端板和第六集流板固定连接;所述第一端板、第二端板、第三端板以及第四端板均为绝缘体。
采用上述技术方案后,本发明至少具有如下有益效果:本发明通过控制氢气的量从而控制多堆集成装置的功率,既节约氢气,更节约了成本,另外第一电堆、第二电堆和第三电堆串联组成的燃料电池电堆整体结构简单,无需多余的歧管设备、气路设备和水路设备,并且使用单一的第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门非常易于控制第一电堆、第二电堆和第三电堆两两之间的气体和液体的流动。
附图说明
图1为本发明一种燃料电池的多堆集成装置的结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合,下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步详细说明。
实施例1
本实施例公开一种燃料电池的多堆集成装置,本发明多堆集成装置是通过对若干个电堆进行串联,串联方式并非是传统的一个个独立的燃料电池电堆进行电路的串联(即每个燃料电池电堆都是独立体,每个燃料电池电堆进行单独的空气输入、氢气输入、冷却液输入、空气输出、氢气输出以及冷却液输出),而是由若干个小的燃料电池电堆串联形成一个独立的大的燃料电池电堆整体,所有小的燃料电池电堆共有同一条氢气输入通道、空气输入通道、冷却液输入通道、氢气输出通道、空气输出通道以及冷却液输出通道,两个小的燃料电池电堆之间通过一个绝缘端板隔离,在绝缘端板内设置阀门,阀门用于控制氢气、空气和冷却液从第一个小的燃料电池电堆进去第二个小的燃料电池电堆和用于控制氢气、空气和冷却液从第二个小的燃料电池电堆出去第二个小的燃料电池电堆;本发明多堆集成装置通过对气体的控制来控制燃料电池电堆的发电量,从而控制了整个大的燃料电池电堆功率,对比传统的每一个单独的燃料电池电堆,不控制单独的燃料电池电堆的进气量,即进气量不变,仅仅控制电路内的阀门,这样会浪费大量的燃料气体能源;另外就是,传统的每一个单独的燃料电池电堆都使用单独的空压机和歧管装备来控制气体,这样会加大成本,本发明燃料电池电堆的串联方式简单可靠,具备低成本优势。本实施例中,具体公开了3个小的燃料电池电堆串联组合成1个大的燃料电池电堆,然而,小的燃料电池电堆并不局限于3个,可以为2个或者2个以上。
如图1所示,本实施例一种燃料电池的多堆集成装置,包括负载1、总开关2、第一端板3、第一集流板4、第一电堆5、第二集流板6、第二端板7、第三集流板8、第二电堆9、第四集流板10、第三端板11、第五集流板12、第三电堆13、第六集流板14、第四端板15、第一阀门16、第二阀门17、第三阀门18、第四阀门19、第一单刀双掷开关20以及第二单刀双掷开关21。
其中,所述第一端板3、第一集流板4、第一电堆5、第二集流板6、第二端板7、第三集流板8、第二电堆9、第四集流板10、第三端板11、第五集流板12、第三电堆13、第六集流板14和第四端板15依次进行固定连接。
负载1通过总开关2与第一集流板4电连接,负载1也与第六集流板14电连接。
第一单刀双掷开关20连接第二集流板6、第三集流板8和负载1。第一单刀双掷开关20包括A端、B端和C端,A端电连接第二集流板6,B端连接负载1,C端电连接第三集流板8。
第二单刀双掷开关21连接第四集流板10、第五集流板12和负载1。第二单刀双掷开关21包括D端、E端和F端,D端电连接第四集流板10,E端连接负载1,F端电连接第五集流板12。
上述的第一单刀双掷开关20和第二单刀双掷开关21,在具体的电路连接中,并不局限使用单刀双掷开关,可以替换其他的单刀多掷开关,还可以使用多个独立开关进行并联使用,例如第二集流板6和第三集流板8之间使用一个独立开关连接,第二集流板6和负载1之间使用一个独立开关连接,第四集流板10和第五集流板12之间使用一个独立开关连接,第四集流板10和负载1之间使用一个独立开关连接。
第一阀门16和第二阀门17均用于控制空气、氢气以及冷却液在第一电堆5和第二电堆9之间流动;第三阀门18和第四阀门19均用于控制空气、氢气以及冷却液在第二电堆9和第三电堆13之间流动;
第一阀门16设置于第二端板7的一端(图1所示第二端板7的左端),第二阀门17则设置于第二端板7的另一端(图1所示第二端板7的右端)。
第一阀门16用于控制第一电堆5的氢气、空气和冷却液进入第二电堆9内,同时,第二阀门17用于控制第二电堆9的氢气、空气和冷却液出去至第一电堆5内;
或者,第一阀门16用于控制第一电堆5的氢气和空气进入第二电堆9内以及控制第二电堆9内的冷却液出去至第一电堆5内,同时,第二阀门17用于控制第二电堆9内的氢气和空气出去至第一电堆5内以及控制第一电堆5内的冷却液进入第二电堆9内;
或者,第一阀门16用于控制第一电堆5的空气和冷却液进入第二电堆9内以及控制第二电堆9内的氢气出去至第一电堆5内,同时,第二阀门17用于控制第二电堆9内的空气和冷却液出去至第一电堆5内以及控制第一电堆5的氢气进入第二电堆9内;
或者,第一阀门16用于控制第一电堆5的氢气和冷却液进入第二电堆9内以及控制第二电堆9的空气出去至第一电堆5内,同时,第二阀门17用于控制第二电堆9的氢气和冷却液出去至第一电堆5内以及控制第一电堆5空气进入第二电堆9。
上述中第一阀门16和第二阀门17的控制原理是根据:第二端板7的两端均设置有三个口,第一阀门16用于同时控制左端三个口的开关闭,第二阀门17用于同时控制右端三个口的开关闭;当左端一个口是用于传输氢气从第一电堆5进入第二电堆9,则右端就会有一个口是用于传输氢气从第二电堆9输出至第一电堆5,同理,左端一个口是用于传输氢气从第二电堆9输出至第一电堆5,则右端就会有一个口是用于传输氢气从第一电堆5输入至第二电堆9;
当左端一个口是用于传输空气从第一电堆5进入第二电堆9,则右端就会有一个口是用于传输空气从第二电堆9输出至第一电堆5,同理,左端一个口是用于传输空气从第二电堆9输出至第一电堆5,则右端就会有一个口是用于传输空气从第一电堆5输入至第二电堆9;
当左端一个口是用于传输冷却液从第一电堆5进入第二电堆9,则右端就会有一个口是用于传输冷却液从第二电堆9输出至第一电堆5,同理,左端一个口是用于传输冷却液从第二电堆9输出至第一电堆5,则右端就会有一个口是用于传输冷却液从第一电堆5输入至第二电堆9。
第三阀门18设置于第三端板11的一端(图1所示第三端板11的左端),第四阀门19则设置于第三端板11的另一端(图1所示第三端板11的右端)。
第三阀门18用于控制第二电堆9的氢气、空气和冷却液进入第三电堆13内,同时,第四阀门19用于控制第三电堆13的氢气、空气和冷却液出去至第二电堆9内;
或者,第三阀门18用于控制第二电堆9的氢气和空气进入第三电堆13内以及控制第三电堆13内的冷却液出去至第二电堆9内,同时,第四阀门19用于控制第三电堆13内的氢气和空气出去至第二电堆9内以及控制第二电堆9内的冷却液进入第三电堆13内;
或者,第三阀门18用于控制第二电堆9空气和冷却液进入第三电堆13内以及控制第三电堆13内的氢气出去至第二电堆9内,同时,第四阀门19用于控制第三电堆13内的空气和冷却液出去至第二电堆9内以及控制第二电堆9的氢气进入第三电堆13内;
或者,第三阀门18用于控制第二电堆9的氢气和冷却液进入第三电堆13内以及控制第三电堆13的空气出去至第二电堆9内,同时,第四阀门19用于控制第三电堆13的氢气和冷却液出去至第二电堆9内以及控制第二电堆9空气进入第三电堆13。
上述中第三阀门18和第四阀门19的控制原理是根据:第三端板11的两端均设置有三个口,第三阀门18用于同时控制左端三个口的开关闭,第四阀门19用于同时控制右端三个口的开关闭;当左端一个口是用于传输氢气从第二电堆9进入第三电堆13,则右端就会有一个口是用于传输氢气从第三电堆13输出至第二电堆9,同理,左端一个口是用于传输氢气从第三电堆13输出至第二电堆9,则右端就会有一个口是用于传输氢气从第二电堆9输入至第三电堆13;
当左端一个口是用于传输空气从第二电堆9进入第三电堆13,则右端就会有一个口是用于传输空气从第三电堆13输出至第二电堆9,同理,左端一个口是用于传输空气从第三电堆13输出至第二电堆9,则右端就会有一个口是用于传输空气从第二电堆9输入至第三电堆13;
当左端一个口是用于传输冷却液从第二电堆9进入第三电堆13,则右端就会有一个口是用于传输冷却液从第三电堆13输出至第二电堆9,同理,左端一个口是用于传输冷却液从第三电堆13输出至第二电堆9,则右端就会有一个口是用于传输冷却液从第二电堆9输入至第三电堆13。
另外,设置的第一端板3、第二端板7、第三端板11以及第四端板15均为绝缘体。
多堆集成装置(或者说负载1)运行状态分为低功率状态、中功率状态和高功率状态,当多堆集成装置的实时运行功率小于等于第一功率值时为低功率状态,当多堆集成装置的实时运行功率大于第一功率值且小于等于第二功率值时为中功率状态,当多堆集成装置的实时运行功率大于第二功率值且小于等于第三功率值时为高功率状态,其中第一功率值小于第二功率值,第二功率值小于第三功率值。当多堆集成装置运行于低功率状态时,运行第一电堆5;当多堆集成装置运行于中功率状态时,同时运行第一电堆5和第二电堆9;当多堆集成装置运行于高功率状态时,同时运行第一电堆5、第二电堆9和第三电堆13。
本实施例一种燃料电池的多堆集成装置,根据多堆集成装置(或者说负载1)具体需要用到的功率来控制第一电堆5、第二电堆9以及第三电堆13的运行,而第二电堆9以及第三电堆13的运行是直接控制空气燃料电池所需要氢气和空气的进出来实现,这样做的好处是,比传统的直接控制电路更加节约氢气能源,在多堆集成装置运行于低功率状态时只需要开启第一电堆5,氢气只需要进入第一电堆5内而没有进入第二电堆9以及第三电堆13,在多堆集成装置运行于中功率状态时需要开启第一电堆5和第二电堆9,氢气只需要进入第一电堆5和第二电堆9而没有进入第三电堆13,在多堆集成装置运行于高功率状态时才会全部开启第一电堆5、第二电堆9以及第三电堆13,此时需要氢气都进入第一电堆5、第二电堆9以及第三电堆13内。本实施例通过控制氢气的量从而控制多堆集成装置(或者说负载1)的功率,既节约氢气,更节约了成本,另外第一电堆5、第二电堆9和第三电堆13串联组成的燃料电池电堆整体结构简单,无需多余的歧管设备、气路设备和水路设备,并且使用单一的第一阀门16、第二阀门17、第三阀门18和第四阀门19非常易于控制第一电堆5、第二电堆9和第三电堆13两两之间的气体和液体的流动。
实施例2
本实施例公开一种燃料电池的多堆集成装置的工作方法,其运行于实施例1中的一种燃料电池的多堆集成装置,所述一种燃料电池的多堆集成装置的工作方法,包括以下步骤:
当多堆集成装置需要运行在低功率状态时,关闭第一阀门16和第二阀门17,负载1电连接第一集流板4和第二集流板6,具体为:关闭第一阀门16和第二阀门17,使得空气、氢气和冷却液无法在第一电堆5和第二电堆9之间流动,此时只有第一电堆5运行并给负载1供电,总开关2闭合,负载1通过总开关2电连接第一集流板4,第一单刀双掷开关20的A端与B端闭合,负载1通过第一单刀双掷开关20电连接第二集流板6。
当多堆集成装置需要运行在中功率状态时,开通第一阀门16和第二阀门17,关闭第三阀门18和第四阀门19,负载1电连接第一集流板4和第四集流板10,第二集流板6电连接第三集流板8,具体为:开通第一阀门16和第二阀门17,关闭第三阀门18、第四阀门19,此时第一电堆5和第二电堆9同时运行并给负载1供电,总开关2闭合,负载1通过总开关2电连接第一集流板4,第一单刀双掷开关20的A端与C端闭合,第二集流板6通过第一单刀双掷开关20电连接第三集流板8,第二单刀双掷开关21的D端与E端闭合,负载1通过第二单刀双掷开关21电连接第二集流板6。
当多堆集成装置需要运行在高功率状态时,开通第一阀门16、第二阀门17、第三阀门18和第四阀门19,负载1电连接第一集流板4和第六集流板14,第二集流板6电连接第三集流板8,第四集流板10电连接第五集流板12,具体为:开通第一阀门16、第二阀门17、第三阀门18和第四阀门19,此时第一电堆5、第二电堆9和第三电堆13同时运行并给负载1供电,总开关2闭合,负载1通过总开关2电连接第一集流板4,第一单刀双掷开关20的A端与C端闭合,第二集流板6通过第一单刀双掷开关20电连接第三集流板8,第二单刀双掷开关21的D端与F端闭合,第四集流板10通过第二单刀双掷开关21电连接第五集流板12,负载1电连接第二集流板6。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解的是,在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种等效的变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。

Claims (5)

1.一种燃料电池的多堆集成装置的工作方法,其运行于一种燃料电池的多堆集成装置,所述多堆集成装置包括负载、第一集流板、第一电堆、第二集流板、第二端板、第三集流板、第二电堆、第四集流板、第三端板、第五集流板、第三电堆、第六集流板、第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门;所述第一集流板、第一电堆、第二集流板、第二端板、第三集流板、第二电堆、第四集流板、第三端板、第五集流板、第三电堆和第六集流板依次固定连接,第一阀门设置于第二端板的一端,第二阀门则设置于第二端板的另一端,第三阀门设置于第三端板的一端,第四阀门则设置于第三端板的另一端;其特征在于,所述一种燃料电池的多堆集成装置的工作方法包括以下步骤:
当多堆集成装置需要运行在低功率状态时,关闭第一阀门和第二阀门,负载电连接第一集流板和第二集流板;
当多堆集成装置需要运行在中功率状态时,开通第一阀门和第二阀门,关闭第三阀门和第四阀门,负载电连接第一集流板和第四集流板,第二集流板电连接第三集流板;
当多堆集成装置需要运行在高功率状态时,开通第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门,负载电连接第一集流板和第六集流板,第二集流板电连接第三集流板,第四集流板电连接第五集流板;
其中,所述第一阀门和第二阀门均用于控制空气、氢气以及冷却液在第一电堆和第二电堆之间流动;第三阀门和第四阀门均用于控制空气、氢气以及冷却液在第二电堆和第三电堆之间流动;
所述多堆集成装置还包括第一单刀双掷开关,第一单刀双掷开关包括A端、B端和C端,A端电连接第二集流板,B端连接负载,C端电连接第三集流板;当负载运行于低功率状态时,第一单刀双掷开关的A端与B端闭合,负载通过第一单刀双掷开关电连接第二集流板;
所述多堆集成装置还包括第二单刀双掷开关,第二单刀双掷开关包括D端、E端和F端,D端电连接第四集流板,E端连接负载,F端电连接第五集流板;当负载运行于中功率状态时,第一单刀双掷开关的A端与C端闭合,第二集流板通过第一单刀双掷开关电连接第三集流板,第二单刀双掷开关的D端与E端闭合,负载通过第二单刀双掷开关电连接第二集流板;
当负载运行于高功率状态时,第一单刀双掷开关的A端与C端闭合,第二集流板通过第一单刀双掷开关电连接第三集流板,第二单刀双掷开关的D端与F端闭合,第四集流板通过第二单刀双掷开关电连接第五集流板。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池的多堆集成装置的工作方法,其特征在于,所述多堆集成装置还包括总开关,当负载运行于低功率状态或者中功率状态或者高功率状态时,总开关闭合,负载通过总开关电连接第一集流板。
3.一种燃料电池的多堆集成装置,其特征在于,包括负载、第一集流板、第一电堆、第二集流板、第二端板、第三集流板、第二电堆、第四集流板、第三端板、第五集流板、第三电堆、第六集流板、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关;
所述第一集流板、第一电堆、第二集流板、第二端板、第三集流板、第二电堆、第四集流板、第三端板、第五集流板、第三电堆和第六集流板依次固定连接;
所述第一阀门设置于第二端板的一端,第二阀门则设置于第二端板的另一端,第三阀门设置于第三端板的一端,第四阀门则设置于第三端板的另一端;第一阀门和第二阀门均用于控制空气、氢气以及冷却液在第一电堆和第二电堆之间流动;第三阀门和第四阀门均用于控制空气、氢气以及冷却液在第二电堆和第三电堆之间流动;
所述第一单刀双掷开关包括A端、B端和C端,A端电连接第二集流板,B端连接负载,C端电连接第三集流板;
所述第二单刀双掷开关包括D端、E端和F端,D端电连接第四集流板,E端连接负载,F端电连接第五集流板。
4.根据权利要求3所述的一种燃料电池的多堆集成装置,其特征在于,还包括总开关,负载通过总开关电连接第一集流板。
5.根据权利要求3或4所述的一种燃料电池的多堆集成装置,其特征在于,还包括第一端板和第四端板,所述第一端板和第一集流板固定连接,所述第四端板和第六集流板固定连接;所述第一端板、第二端板、第三端板以及第四端板均为绝缘体。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201060903Y (zh) * 2007-04-20 2008-05-14 清华大学 极板流道分堆并接式电堆构成的直接甲醇燃料电池
CN101540412A (zh) * 2007-11-23 2009-09-23 上海神力科技有限公司 一种集成式燃料电池堆模块间的内置式串并联方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6703155B2 (en) * 2001-11-13 2004-03-09 Avista Laboratories, Inc. Power tap device, fuel cell stack, and method of dividing a fuel cell stack
JP2005141994A (ja) * 2003-11-05 2005-06-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 高分子電解質型燃料電池
JP2007242266A (ja) * 2006-03-06 2007-09-20 Canon Inc 燃料電池装置、および燃料電池の運転方法
KR20100114686A (ko) * 2009-04-16 2010-10-26 삼성전자주식회사 복수 개의 발전 모듈들을 갖는 연료 전지 스택 및 연료 전지 시스템
US20160380275A1 (en) * 2014-12-11 2016-12-29 Hamilton Sundstrand Space Systems International, Inc. Multi-voltage fuel cell
KR20200135632A (ko) * 2019-05-23 2020-12-03 주식회사 미코 연료전지 시스템
CN113488681B (zh) * 2021-07-02 2022-05-03 电子科技大学 一种长寿命车用燃料电池发动机控制方法及系统

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201060903Y (zh) * 2007-04-20 2008-05-14 清华大学 极板流道分堆并接式电堆构成的直接甲醇燃料电池
CN101540412A (zh) * 2007-11-23 2009-09-23 上海神力科技有限公司 一种集成式燃料电池堆模块间的内置式串并联方法

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