CN115172840A - 燃料电池公共端板及双电堆燃料电池 - Google Patents

Abstract

本申请涉及燃料电池技术领域，提供了一种燃料电池公共端板及双电堆燃料电池，该燃料电池公共端板通过将各流体进出口流道全部集成在内部并且直接与各流体进出口连通，使得两侧的流体进出口直接与电堆结构单元的流体进出口腔室进行对接匹配，并且各进出口流道的接口端均位于公共端板的同一端面，使得氢气、空气和冷却液管路均从公共端板的单侧进出，缩小了燃料电池的占用空间，由于不需要额外设置双堆并联支路管道，有利于流体的集中分配，减少了管道中流体的压力损失以及避免了流体压降不一致的问题，在系统层面使得管路设计大幅简化，节省了制作成本，同时也保证了电堆流场的一致性，进而提升了整个燃料电池长期运行的稳定性。

Description

燃料电池公共端板及双电堆燃料电池

技术领域

本申请涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种燃料电池公共端板及双电堆燃料电池。

背景技术

燃料电池堆由双极板和膜电极按顺序堆叠，并通过端板、紧固件等进行紧固。当双极板和膜电极定型后，燃料电池堆的输出功率由双极板和膜电极组件的电流密度和片数决定，电流密度越大，则输出电流越大，而膜电极和双极板堆叠片数越多，则对应的电压越高，相应的堆输出功率也就越高。因此可以通过提升电流密度（膜电极性能提高）、增大活性面积（极板尺寸增加）和提高电压（片数增加）来提高燃料电池堆的输出功率。膜电极性能在短时间内快速提升的难度极大，而单个极板活性面积的增加所涉及的因素也比较多，如流场及气体分配均匀性、加工难度、装配及验证难度等；不考虑技术突进的情况，可以对采用已有双极板的电堆进行组合，如多个电堆对称或平行排列，提高整体活性面积或片数，以达到更高的功率。

现有一些燃料电池通过两个电堆并联或串联配置的方式，即通过一个分配连接板将两个电堆并联组合在一起，或者把两个电堆水平串联布置在一起，来提高整体的输出功率。不管以上双电堆如何布置，都需要将两个堆的管路连接到一起，目前一般使用分配歧管的方式进行气体分配。虽然以上两者结构均可实现双堆串并联使用，但是需要增加额外的分配连接板或歧管的方式实现外部进出流道互联，结构设计及装配操作方面均存在一定技术难度，且分流效果和能力须仔细计算并验证。

而在另一些燃料电池中，有通过将两个或多个电堆通过共用中央集流板的方式连接在一起，且中央集流板上还设置了空气进口、氢气进口和冷却液出口，该设计相对于歧管方式更简化，但中央集流板相关实现方式并未过多描述，从基本结构看，进出口管路只能分配到中央集流板的侧面，或在前、后端板上增加进出口管路，这样需要外接三通或者歧管合并进出气管路，而当空压机放置到燃料电池堆底部时，管路须90度转弯等，均会增加燃料电池发动机系统层面的管路匹配难度。

发明内容

本申请的目的在于提供一种燃料电池公共端板及双电堆燃料电池，以解决现有双电堆燃料电池需要额外设置连接结构以及管路连接匹配难度大的问题。

第一个方面，本申请实施例提供了一种燃料电池公共端板，包括：相互独立的氢气进口流道、空气进口流道、冷却液进口流道、氢气出口流道、空气出口流道以及冷却液出口流道；所述氢气进口流道、空气进口流道、冷却液进口流道、氢气出口流道、空气出口流道以及冷却液出口流道对应的各接口端都位于所述燃料电池公共端板的同一端面，用于分别与外部的流体进出通道对接；

所述燃料电池公共端板的一侧设有用于与该侧的电堆结构单元相对接的第一氢气进口、第一空气进口、第一冷却液进口、第一氢气出口、第一空气出口以及第一冷却液出口；

所述燃料电池公共端板的另一侧设有用于与该侧的电堆结构单元相对接的第二氢气进口、第二空气进口、第二冷却液进口、第二氢气出口、第二空气出口以及第二冷却液出口；

所述第一氢气出口和所述第二氢气出口均与所述氢气出口流道连通，所述第一空气出口和所述第二空气出口均与所述空气出口流道连通，所述第一冷却液出口和所述第二冷却液出口均与所述冷却液出口流道连通；

所述第一氢气进口和所述第二氢气进口均与所述氢气进口流道连通，所述第一空气进口和所述第二空气进口均与所述空气进口流道连通，所述第一冷却液进口和所述第二冷却液进口均与所述冷却液进口流道连通。

在一个实施例中，所述燃料电池公共端板包括对位配合的第一端板和第二端板；所述第一氢气进口、第一空气进口、第一冷却液进口、第一氢气出口、第一空气出口以及第一冷却液出口均位于所述第一端板远离所述第二端板的一侧；所述第二氢气进口、第二空气进口、第二冷却液进口、第二氢气出口、第二空气出口以及第二冷却液出口均位于所述第二端板远离所述第一端板的一侧；

所述氢气进口流道、空气进口流道、冷却液进口流道、氢气出口流道、空气出口流道以及冷却液出口流道通过所述第一端板和所述第二端板的相对表面对位配合后形成。

在一个实施例中，所述第一端板上设有两个第一沟槽、两个第二沟槽以及两个第三沟槽，两个所述第一沟槽分别用于空气的进出，两个所述第二沟槽分别用于氢气的进出，两个所述第三沟槽分别用于冷却液的进出；所述第二端板上设有两个第四沟槽、两个第五沟槽以及两个第六沟槽，两个所述第四沟槽分别用于空气的进出，两个所述第五沟槽分别用于氢气的进出，两个所述第六沟槽分别用于冷却液的进出；

所述第一端板与所述第二端板对位配合后，两个所述第一沟槽和两个所述第四沟槽一一对应配合，并形成所述空气进口流道和所述空气出口流道；两个所述第二沟槽和两个所述第五沟槽一一对应配合，并形成所述氢气出口流道和所述氢气进口流道；两个所述第三沟槽和两个所述第六沟槽一一对应配合，并形成所述冷却液进口流道和冷却液出口流道。

在一个实施例中，所述第一沟槽、所述第二沟槽、所述第三沟槽、所述第四沟槽、所述第五沟槽和所述第六沟槽均为平滑过渡的弧形沟槽，所述弧形沟槽的横截面为半圆形。

在一个实施例中，所述第一端板靠近所述第二端板的一侧设置有凸起结构，所述凸起结构包围在所述第一沟槽和所述第二沟槽的两侧，所述第二端板靠近所述第一端板的一侧设置有凹槽结构，所述凹槽结构包围在所述第四沟槽和所述第五沟槽的两侧；

所述第一端板与所述第二端板对位配合时，所述凸起结构与所述凹槽结构相互嵌套且通过密封胶层密封配合；所述密封胶层分布在所述凸起结构和所述凹槽结构相配合的表面，并部分延伸至所述凸起结构和所述凹槽结构的周边区域。

在一个实施例中，所述氢气进口流道、空气进口流道、冷却液进口流道、氢气出口流道、空气出口流道以及冷却液出口流道对应的各接口端均设置有螺栓孔，所述螺栓孔用于通过接口螺栓与外部的流体进出通道对接。

在一个实施例中，所述燃料电池公共端板还包括：排气通道；所述排气通道设置在所述第一端板和/或第二端板上；

所述排气通道与所述冷却液出口流道连通，并且所述排气通道高于所述冷却液出口流道的最高点位置；所述排气通道的外部端口设置有冷却液排气口法兰盘，通过所述冷却液排气口法兰盘与外部的排气管道连接。

在一个实施例中，所述第一端板和所述第二端板远离所述氢气进口流道、空气进口流道、冷却液进口流道、氢气出口流道、空气出口流道以及冷却液出口流道对应的各接口端的一端分别设有至少一个连接槽；

所述第一端板和所述第二端板上对应位置的所述连接槽沿着所述第一端板和所述第二端板的厚度方向贯通；所述连接槽的底部均设置有集流板固定螺栓孔，用于固定对应侧的公共端板集流板上的极耳。

在一个实施例中，所述第一氢气进口、第一空气进口、第一冷却液进口、第一氢气出口、第一空气出口以及第一冷却液出口分别与所述第二氢气进口、第二空气进口、第二冷却液进口、第二氢气出口、第二空气出口以及第二冷却液出口一一对位连通，并且关于所述第一端板和所述第二端板的分界面对称。

第二个方面，本申请实施例还提供了一种双电堆燃料电池，包括：两个电堆结构单元以及如第一个方面所述的燃料电池公共端板；两个所述电堆结构单元分别对称设置在所述燃料电池公共端板的两侧；其中一个所述电堆结构单元的各进出口腔室分别与所述第一氢气进口、第一空气进口、第一冷却液进口、第一氢气出口、第一空气出口以及第一冷却液出口对接；另一个所述电堆结构单元的各进出口腔室分别与所述第二氢气进口、第二空气进口、第二冷却液进口、第二氢气出口、第二空气出口以及第二冷却液出口对接；其中，所述电堆结构单元包括交替堆叠的双极板和膜电极。

在一个实施例中，所述双电堆燃料电池还包括：分别设置在所述燃料电池公共端板两侧的公共端板集流板、以及位于所述电堆结构单元侧边的端板、侧边集流板和碟簧端盖；

所述端板分别位于所述电堆结构单元远离所述燃料电池公共端板的一侧，所述侧边集流板设置在所述端板与相邻的所述电堆结构单元之间，所述公共端板集流板设置在所述燃料电池公共端板与所述电堆结构单元之间；两个所述公共端板集流板的极耳交叠安装在所述燃料电池公共端板的第一端板和第二端板的连接槽内；两个所述碟簧端盖分别安装在所述端板远离所述燃料电池公共端板的一侧；所述燃料电池公共端板的第一端板和第二端板分别与对应侧的所述碟簧端盖之间通过多条平行设置的绑带实现紧固。

本申请实施例至少具有以下技术效果：

本申请实施例提供的燃料电池公共端板及双电堆燃料电池，通过将各流体进出口流道全部集成在内部并且直接与两侧的各流体进出口连通，使得两侧的流体进出口直接与电堆结构单元的流体进出口腔室进行对接匹配，并且各进出口流道的接口端均位于公共端板的同一端面，使得氢气、空气和冷却液管路均从公共端板的单侧进出，缩小了燃料电池的占用空间，由于不需要额外设置支路管道，有利于流体的集中分配，减少了管道中流体的压力损失以及避免了因管路不一致导致流体压降不一致的问题，在系统层面使得管路设计大幅简化，节省了制作成本，同时也保证了电堆流场的一致性，进而提升了整个燃料电池长期运行的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，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为本申请实施例提供的一种燃料电池公共端板的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的图1仰视角度的爆炸图；

图3为本申请实施例提供的图1另一仰视角度的爆炸图；

图4为本申请实施例提供的一种燃料电池公共端板的俯视角度的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种燃料电池公共端板与公共端板集流板安装后的部分结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种双电堆燃料电池的整体结构示意图（仅示意出一组双极板和膜电极）。

图标：

1-燃料电池公共端板；2-空气进口流道；3-冷却液进口流道；4-氢气出口流道；5-冷却液出口流道；6-空气出口流道；7-氢气进口流道；8-螺栓孔；9-凹槽结构；10-凸起结构；11-连接槽；12-集流板固定螺栓孔；13-公共端板集流板；131-极耳；132-固定孔；133-极耳固定螺栓；14-双极板；15-膜电极；16-侧边集流板；17-侧边端板；18-碟簧端盖；19-绑带；20-绝缘板；

100-第一端板；101-第一氢气进口；102-第一冷却液出口；103-第一空气出口；104-第一氢气出口；105-第一冷却液进口；106-第一空气进口；107-定位孔；108-集流板凹槽；109-排气通道；110-第一沟槽；120-第二沟槽；130-第三沟槽；140-法兰盘螺栓孔；150-冷却液排气口法兰盘；

200-第二端板；210-第四沟槽；220-第五沟槽；230-第六沟槽。

具体实施方式

下面将结合实施例对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语），具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式 “一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

参阅图1至图5，本申请实施例提供了一种燃料电池公共端板1，包括：相互独立的氢气进口流道7、空气进口流道2、冷却液进口流道3、氢气出口流道4、空气出口流道6以及冷却液出口流道5。其中，氢气进口流道7、空气进口流道2、冷却液进口流道3、氢气出口流道4、空气出口流道6以及冷却液出口流道5对应的各接口端都位于燃料电池公共端板1的同一端面（例如：底部的端面或者顶部的端面），用于分别与外部的流体进出通道对接，有利于外部的流体（空气、氧气以及冷却液）进入电堆内部、以及方便电堆内部的流体排出到燃料电池外部。

可选地，为了便于流体的进出，本实施例中将氢气进口流道7、空气进口流道2和冷却液进口流道3布置在一端，将氢气出口流道4、空气出口流道6以及冷却液出口流道5布置在另一端，这样可以尽量与电堆结构单元的进出口腔室的位置相匹配，从而减少各个进出口流道在燃料电池公共端板1内部的路径长度，有利于降低流体在流道内的压力损失。

具体地，燃料电池公共端板1的一侧设有用于与该侧的电堆结构单元（图中未示出）相对接的第一氢气进口101、第一空气进口106、第一冷却液进口105、第一氢气出口104、第一空气出口103以及第一冷却液出口102，这六个进出口分别与该侧的电堆结构单元的流体进出腔室（包括氢气进口腔室、空气进口腔室、冷却液进口腔室、氢气出口腔室、空气出口腔室以及冷却液出口腔室）连通。

此外，燃料电池公共端板1的另一侧设有用于与该侧的电堆结构单元相对接的第二氢气进口、第二空气进口、第二冷却液进口、第二氢气出口、第二空气出口以及第二冷却液出口（图中未示出），这六个进出口分别与该侧的电堆结构单元的流体进出腔室（包括氢气进口腔室、空气进口腔室、冷却液进口腔室、氢气出口腔室、空气出口腔室以及冷却液出口腔室）连通。

进一步地，第一氢气出口104和第二氢气出口均与氢气出口流道4连通，第一空气出口103和第二空气出口均与空气出口流道6连通，第一冷却液出口102和第二冷却液出口均与冷却液出口流道5连通，第一氢气进口101和第二氢气进口均与氢气进口流道7连通，第一空气进口106和第二空气进口均与空气进口流道2连通，第一冷却液进口105和第二冷却液进口均与冷却液进口流道3连通，从而实现通过燃料电池公共端板直接为两侧的电堆结构单元同时提供流体循环通道。

需要说明的是，电堆结构单元包括多个交替堆叠的双极板14和膜电极15，交替设置的双极板14和膜电极15的堆叠方向与燃料电池公共端板1的厚度方向一致。

本实施例提供的燃料电池公共端板1，通过将各流体进出口流道全部集成在内部并且直接与两侧的各流体进出口连通，使得两侧的流体进出口直接与电堆结构单元的流体进出口腔室进行对接匹配，并且各进出口流道的接口端均位于公共端板的同一端面，使得氢气、空气和冷却液管路均从公共端板的单侧进出，缩小了公共端板的占用空间，由于不需要额外设置支路管道，有利于流体的集中分配，减少了管道中流体的压力损失以及避免了因管路不一致导致流体压降不一致的问题，在系统层面使得管路设计大幅简化，节省了制作成本，同时也保证了电堆流场的一致性，从而提升了燃料电池长期运行的稳定性。

在一些实施例中，继续参阅图1至图4，本实施例提供的燃料电池公共端板1包括对位配合的第一端板100和第二端板200，也就是说燃料电池公共端板1由第一端板100和第二端板200配合所形成，第一端板100和第二端板200的结构基本对称，二者之间可以通过定位销和定位孔107的相互配合实现对位安装，并通过粘接剂实现第一端板100和第二端板200的成组与密封。

具体地，第一氢气进口101、第一空气进口106、第一冷却液进口105、第一氢气出口104、第一空气出口103以及第一冷却液出口102均位于第一端板100远离第二端板200的一侧，这样便于与对应侧的电堆结构单元的进出口腔室对接。第二氢气进口、第二空气进口、第二冷却液进口、第二氢气出口、第二空气出口以及第二冷却液出口均位于第二端板200远离第一端板100的一侧，这样便于与对应侧的电堆结构单元的进出口腔室对接。

进一步地，前述实施例中的氢气进口流道7、空气进口流道2、冷却液进口流道3、氢气出口流道4、空气出口流道6以及冷却液出口流道5是通过第一端板100和第二端板200的相对表面对位配合后形成。

可以理解的是，第一端板100和第二端板200分别具有氢气进口流道7、空气进口流道2、冷却液进口流道3、氢气出口流道4、空气出口流道6以及冷却液出口流道5的一部分，这样方便相应流道的设计和制作，当第一端板100与第二端板200配合后即可组合形成完整的氢气进口流道7、空气进口流道2、冷却液进口流道3、氢气出口流道4、空气出口流道6以及冷却液出口流道5。

本实施例提供的燃料电池公共端板1，由于该燃料电池公共端板1由第一端板100和第二端板200相互配合而成，这样设计有利于流体的均匀分配，并且由于第一端板100和第二端板200之间通过粘接成组，使得流道可以进行转角或者转弯的设计，受加工设备和工艺的限制较小，有利于工艺制作。

可选地，本申请实施例中的燃料电池公共端板1各进出口流道的接口端设置在公共端板的长边上（图1中示意为底面），且位置可根据需要进行调整，只要保证各进出口流道的接口端位于同一端面即可。

在一些实施例中，如图2和图3所示，第一端板100上设有两个第一沟槽110、两个第二沟槽120以及两个第三沟槽130，两个第一沟槽110分别用于空气的进出，两个第二沟槽120分别用于氢气的进出，两个第三沟槽130分别用于冷却液的进出。

同样地，第二端板200上设有两个第四沟槽210、两个第五沟槽220以及两个第六沟槽230，两个第四沟槽210分别用于空气的进出，两个第五沟槽220分别用于氢气的进出，两个第六沟槽230分别用于冷却液的进出。

进一步地，第一端板100与第二端板200对位配合后，两个第一沟槽110和两个第四沟槽210一一对应配合，并形成完整的空气进口流道2和空气出口流道6，便于空气的进出。两个第二沟槽120和两个第五沟槽220一一对应配合，并形成完整的氢气出口流道4和氢气进口流道7，便于氢气的进出。两个第三沟槽130和两个第六沟槽230一一对应配合，并形成完整的冷却液进口流道3和冷却液出口流道5，便于冷却液的进出。

可选地，如图2和图3所示，第一沟槽110、第二沟槽120、第三沟槽130、第四沟槽210、第五沟槽220以及第六沟槽230均为平滑过渡的弧形沟槽，弧形沟槽的横截面为半圆形或者近似半圆形。

可选地，对应位置的第一沟槽110与第四沟槽210的尺寸和形状相同，对应位置的第二沟槽120与第五沟槽220的尺寸和形状相同，对应位置的第三沟槽130与第六沟槽230的尺寸和形状相同。第一沟槽110、第二沟槽120以及第三沟槽130分别与第四沟槽210、第五沟槽220以及第六沟槽230分别关于第一端板100和第二端板200的分界面对称设置。

本实施例提供的燃料电池公共端板1，通过在第一端板100和第二端板200上设置对称分布的第一沟槽110和第二沟槽120、以及第一沟槽110和第二沟槽120，对称的结构设计有利于提升公共端板的制造效率，同时也有利于提升流体的分配均匀性。

在一些实施例中，如图2和图3所示，第一端板100靠近第二端板200的一侧设置有凸起结构10，凸起结构10包围在第一沟槽110和第二沟槽120的两侧，第二端板200靠近第一端板100配合的一侧设置有凹槽结构9，凹槽结构9包围在第四沟槽210和第五沟槽220的两侧。

具体地，当第一端板100与第二端板200对位配合时，凸起结构10与凹槽结构9相互嵌套且密封配合，从而保证第一端板100与第二端板200之间的密封性，防止流体泄漏。

在另一些实施例中，凸起结构10设置在第二端板200上，凹槽结构9设置第一端板100上，只要能够保证二者之间的密封配合即可。

本实施例中通过在第一端板100和第二端板200相配合的表面设置相应的凸起结构10和凹槽结构9，使得第二端板200和第二端板200上的各进出口流道对位配合后，相应的凸起结构10和凹槽结构9同步配合，从而提升整个燃料电池公共端板1的密封效果。

在上述实施例的基础上，为了进一步提升第一端板100与第二端板200之间的密封性能，本实施例的燃料电池公共端板1还包括密封胶层，密封胶层由密封胶固化得到。密封胶层布置在凸起结构10和凹槽结构9相配合的表面，并部分延伸至凸起结构10和凹槽结构9的周边区域。

可以理解的是，位于凸起结构10和凹槽结构9的周边区域的密封胶层是由于在凹槽结构9内涂覆密封胶时适当过量所形成的，这样在凸起结构10与凹槽结构9配合之后过量的密封胶就会溢流至凸起结构10和凹槽结构9的周边区域，经固化后形成密封胶层的一部分，另一部分密封胶层位于凸起结构10和凹槽结构9之间的配合间隙中。

在一些实施例中，继续参阅图1，本实施例的氢气进口流道7、空气进口流道2、冷却液进口流道3、氢气出口流道4、空气出口流道6以及冷却液出口流道5对应的各接口端均突出于燃料电池公共端板1的端面，并且各接口端突出的高度均相同，这样有利于管路的安装连接。

可选地，氢气进口流道7、空气进口流道2、冷却液进口流道3、氢气出口流道4、空气出口流道6以及冷却液出口流道5对应的各接口端的端面均为光滑设计，可防止在安装时对外部的流体进出通道的内壁造成刮伤。

进一步地，为了方便各接口端与外部的流体进出通道，氢气进口流道7、空气进口流道2、冷却液进口流道3、氢气出口流道4、空气出口流道6以及冷却液出口流道5对应的各接口端均设置有螺栓孔8，同时外部的流体进出通道的端面也设置有对应的安装孔，通过接口螺栓将螺栓孔8和安装孔对位连接，从而实现各接口端与外部的流体进出通道的对接。

在一些实施例中，继续参阅图1，本实施例的燃料电池公共端板1还包括：排气通道109；排气通道109可以设置在第一端板100上，也可以设置在第二端板200上，或者在第一端板100和第二端板200上都设置排气通道109，目的是为了避免气泡的聚集，尤其是初次使用时充分排出冷却液循环流道中的气体。

具体地，排气通道109与冷却液出口流道5连通，并且排气通道109高于冷却液出口流道5的最高点位置，可防止冷却液从排气通道109流出。为了方便外接排气管道，在排气通道109的外部端口设置有冷却液排气口法兰盘150，利用法兰盘螺栓将冷却液排气口法兰盘150与燃料电池公共端板1上的法兰盘螺栓孔140固定，进而通过冷却液排气口法兰盘150与外部的排气管道连接。

本实施例中，通过在第一端板100和/或第二端板200的侧面设置排气通道109，且排气通道109高于冷却液出口流道5的最高点位置，可有效排除冷却液中可能存在的气泡以避免气泡在冷却液出口流道5中聚集，同时也能防止冷却液溢出，有利于提升整个燃料电池的冷却效果。

在一些实施例中，如图3和图4所示，第一端板100和第二端板200远离氢气进口流道7、空气进口流道2、冷却液进口流道3、氢气出口流道4、空气出口流道6以及冷却液出口流道5对应的各接口端的一端分别设有至少一个连接槽11，连接槽11的设置有利于公共端板集流板13的定位安装。

具体地，第一端板100和第二端板200上对应位置的连接槽11沿着第一端板100和第二端板200的厚度方向贯通，第一端板100和第二端板200两侧的公共端板集流板13在安装时，其上的极耳131相互交叠设置在连接槽11内，例如：靠近第一端板100一侧的公共端板集流板13上的极耳131延伸至第二端板200的连接槽11内，靠近第二端板200一侧的公共端板集流板13上的极耳131延伸至第一端板100的连接槽11内，这样两侧的公共端板集流板13交叠后实现电连接并且可在连接槽11内实现限位固定。

进一步地，各连接槽11的底部均设置有集流板固定螺栓孔12，当两侧的公共端板集流板13上的极耳131相互交叠设置在连接槽11内后，利用极耳固定螺栓133将极耳131上的固定孔132与集流板固定螺栓孔12对位固定，从而将两侧的公共端板集流板13上的极耳131固定在连接槽11内并实现接触导电。

在一些可选的实施例中，继续参阅图1，第一氢气进口101、第一空气进口106、第一冷却液进口105、第一氢气出口104、第一空气出口103以及第一冷却液出口102分别与第二氢气进口、第二空气进口、第二冷却液进口、第二氢气出口、第二空气出口以及第二冷却液出口一一对位连通，这样整个燃料电池内部的各流体进出口腔室都可以看作是沿着双极板14堆叠方向延伸的长条形通道，有利于流体向两侧的电堆结构单元快速分配。

可选地，本实施例提供的第一氢气进口101、第一空气进口106、第一冷却液进口105、第一氢气出口104、第一空气出口103以及第一冷却液出口102分别与第二氢气进口、第二空气进口、第二冷却液进口、第二氢气出口、第二空气出口以及第二冷却液出口关于第一端板100和第二端板200的分界面一一对称设置，这样可以降低工艺制造成本，同时也有利于进一步提升流体分配的均匀性。

基于同一发明构思，如图6所示，本申请实施例还提供了一种双电堆燃料电池，包括：两个电堆结构单元以及如前述各实施例所述的燃料电池公共端板1；两个电堆结构单元分别对称设置在燃料电池公共端板1的两侧。

具体地，其中一个电堆结构单元的各进出口腔室（包括氢气进口腔室、空气进口腔室、冷却液进口腔室、氢气出口腔室、空气出口腔室以及冷却液出口腔室）分别与第一氢气进口101、第一空气进口106、第一冷却液进口105、第一氢气出口104、第一空气出口103以及第一冷却液出口102对接；另一个电堆结构单元的各进出口腔室分别与第二氢气进口、第二空气进口、第二冷却液进口、第二氢气出口、第二空气出口以及第二冷却液出口对接。其中，电堆结构单元包括交替堆叠设置的双极板14和膜电极15。

本实施例提供的双电堆燃料电池，包括了前述实施例中的燃料电池公共端板1，该燃料电池公共端板1通过将各流体进出口流道全部集成在内部并且直接与两侧的各流体进出口连通，使得两侧的流体进出口直接与电堆结构单元的流体进出口腔室进行对接匹配，并且各进出口流道的接口端均位于公共端板的同一端面，使得氢气、空气和冷却液管路均从公共端板的单侧进出，缩小了公共端板的占用空间，由于不需要额外设置支路管道，有利于流体的集中分配，减少了管道中流体的压力损失以及避免了因管路不一致导致流体压降不一致的问题，在系统层面使得管路设计大幅简化，节省了制作成本，同时也保证了电堆流场的一致性，提升了燃料电池长期运行的稳定性。

在一些实施例中，继续参阅图6，双电堆燃料电池还包括：两个侧边端板17、两个公共端板集流板13以及两个侧边集流板16，两个侧边端板17、两个公共端板集流板13以及两个侧边集流板16对称设置在燃料电池公共端板1的两侧。其中，侧边端板17分别位于电堆结构单元远离燃料电池公共端板1的一侧，侧边集流板16设置在侧边端板17与电堆结构单元之间，公共端板集流板13设置在燃料电池公共端板1与电堆结构单元之间。

可选地，燃料电池公共端板1的第一端板100和第二端板200上均设置有集流板凹槽108，集流板凹槽108的深度与公共端板集流板13的厚度一致，使得公共端板集流板13能够镶嵌在对应侧的端板上。

进一步地，料电池公共端板两侧的公共端板集流板13的极耳131交叠安装在燃料电池公共端板1的第一端板100和第二端板200的连接槽11内，从而实现两个电堆结构单元的电流导通。

本实施例在电流导出方面，采用集流板镶嵌入燃料电池公共端板1，并且用外部极耳131连接螺栓固定连接的方式，可以确保公共端板集流板13的充分导电接触，避免接触不良、导电体影响集流板平整度等问题，且能够保证双电堆结构之间的电流导通性能。

在一些实施例中，继续参阅图6，双电堆燃料电池还包括：两个碟簧端盖18；两个碟簧端盖18分别安装在端板远离燃料电池公共端板1的一侧。

具体地，碟簧端盖18与端板接触的一侧设置有碟簧凹槽，碟簧凹槽内设置有碟簧结构（具有一定的弹性形变，图6中未示出），燃料电池公共端板1的第一端板100和第二端板200分别与对应侧的碟簧端盖18之间通过多条绑带19紧固定。绑带19具有一定的弹性形变，碟簧结构在绑带19的作用下被碟簧端盖18压缩，使得碟簧结构对侧边端板17施加一定的预设压力，从而实现对电堆结构单元的预紧。

本实施例提供的双电堆燃料电池，通过设置碟簧端盖18和碟簧结构，并且采用绑带19对碟簧端盖18进行预紧，碟簧结构在压缩时对侧边端板17施加一定的预设压力，从而对电堆结构单元进行预紧，这样所形成的受力缓冲单元可以对电堆结构单元经受温度变化或者外力作用进行缓冲，进一步提高整个双电堆燃料电池的安全性。

在一些实施例中，继续参阅图6，本实施例提供的双电堆燃料电池还包括：绝缘板20。由于本实施例中的绑带19采用不锈钢材质，通过在在电堆结构单元与绑带19之间布置绝缘板20，可用于电堆结构单元的双极板14与绑带19之间的绝缘。具体地，绝缘板20与电堆结构单元的上表面和下表面分别平行设置，绝缘板20的一端与侧边端板17连接，另一端与双电堆燃料电池对应侧的端板连接。

可选地，为了整个双电堆燃料电池上下表面的平整（绑带与绝缘板的水平贴合），而又不大幅增加绑带的厚度，位于公共端板上的绑带与绑带之间的连接不能做成叠放结构，因此需要增加额外的固定块（图6中的固定块被绑带19遮挡，因此未示出）连接，用固定块平面与绑带19平面连接，实现绑带19水平一致性。

具体地，两条相对放置的绑带19通过固定块实现水平连接，固定块与绑带19之间使用带螺栓的定位销固定连接，且固定块位于公共端板的槽口内。

本实施例中，由于固定块须凸出绑带19表面，为不影响系统层面的高度设计，因此将固定块置于燃料电池公共端板1预先设计的槽口内，以节省整个燃料电池模块的占用体积，进而提高燃料电池模块的体积功率密度，既确保了电堆的水平及稳固连接，又避免了焊接（如氩弧焊）造成的拆卸难度。

本技术领域技术人员可以理解，本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本申请中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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申请和简化描述，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申请的限制。

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该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体状况理解上述术语在本申请中的具体含义。在本说明书的描述中，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。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (11)

1.一种燃料电池公共端板，其特征在于，包括：相互独立的氢气进口流道、空气进口流道、冷却液进口流道、氢气出口流道、空气出口流道以及冷却液出口流道；所述氢气进口流道、空气进口流道、冷却液进口流道、氢气出口流道、空气出口流道以及冷却液出口流道对应的各接口端都位于所述燃料电池公共端板的同一端面，用于分别与外部的流体进出通道对接；

所述燃料电池公共端板的一侧设有用于与该侧的电堆结构单元相对接的第一氢气进口、第一空气进口、第一冷却液进口、第一氢气出口、第一空气出口以及第一冷却液出口；

所述燃料电池公共端板的另一侧设有用于与该侧的电堆结构单元相对接的第二氢气进口、第二空气进口、第二冷却液进口、第二氢气出口、第二空气出口以及第二冷却液出口；

所述第一氢气出口和所述第二氢气出口均与所述氢气出口流道连通，所述第一空气出口和所述第二空气出口均与所述空气出口流道连通，所述第一冷却液出口和所述第二冷却液出口均与所述冷却液出口流道连通；

所述第一氢气进口和所述第二氢气进口均与所述氢气进口流道连通，所述第一空气进口和所述第二空气进口均与所述空气进口流道连通，所述第一冷却液进口和所述第二冷却液进口均与所述冷却液进口流道连通。

2.根据权利要求1所述的燃料电池公共端板，其特征在于，包括对位配合的第一端板和第二端板；所述第一氢气进口、第一空气进口、第一冷却液进口、第一氢气出口、第一空气出口以及第一冷却液出口均位于所述第一端板远离所述第二端板的一侧；所述第二氢气进口、第二空气进口、第二冷却液进口、第二氢气出口、第二空气出口以及第二冷却液出口均位于所述第二端板远离所述第一端板的一侧；

所述氢气进口流道、空气进口流道、冷却液进口流道、氢气出口流道、空气出口流道以及冷却液出口流道通过所述第一端板和所述第二端板的相对表面对位配合后形成。

3.根据权利要求2所述的燃料电池公共端板，其特征在于，所述第一端板上设有两个第一沟槽、两个第二沟槽以及两个第三沟槽，两个所述第一沟槽分别用于空气的进出，两个所述第二沟槽分别用于氢气的进出，两个所述第三沟槽分别用于冷却液的进出；

所述第二端板上设有两个第四沟槽、两个第五沟槽以及两个第六沟槽，两个所述第四沟槽分别用于空气的进出，两个所述第五沟槽分别用于氢气的进出，两个所述第六沟槽分别用于冷却液的进出；

所述第一端板与所述第二端板对位配合后，两个所述第一沟槽和两个所述第四沟槽一一对应配合，并形成所述空气进口流道和所述空气出口流道；两个所述第二沟槽和两个所述第五沟槽一一对应配合，并形成所述氢气出口流道和所述氢气进口流道；两个所述第三沟槽和两个所述第六沟槽一一对应配合，并形成所述冷却液进口流道和冷却液出口流道。

4.根据权利要求3所述的燃料电池公共端板，其特征在于，所述第一沟槽、所述第二沟槽、所述第三沟槽、所述第四沟槽、所述第五沟槽和所述第六沟槽均为平滑过渡的弧形沟槽，所述弧形沟槽的横截面为半圆形。

5.根据权利要求3所述的燃料电池公共端板，其特征在于，所述第一端板靠近所述第二端板的一侧设置有凸起结构，所述凸起结构包围在所述第一沟槽和所述第二沟槽的两侧，所述第二端板靠近所述第一端板的一侧设置有凹槽结构，所述凹槽结构包围在所述第四沟槽和所述第五沟槽的两侧；

所述第一端板与所述第二端板对位配合时，所述凸起结构与对应的所述凹槽结构相互嵌套且通过密封胶层密封配合；所述密封胶层分布在所述凸起结构和所述凹槽结构相配合的表面，并部分延伸至所述凸起结构和所述凹槽结构的周边区域。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的燃料电池公共端板，其特征在于，所述氢气进口流道、空气进口流道、冷却液进口流道、氢气出口流道、空气出口流道以及冷却液出口流道对应的各接口端均设置有螺栓孔，所述螺栓孔用于通过接口螺栓与外部的流体进出通道对接。

7.根据权利要求2所述的燃料电池公共端板，其特征在于，还包括：排气通道；所述排气通道设置在所述第一端板和/或第二端板上；

所述排气通道与所述冷却液出口流道连通，并且所述排气通道高于所述冷却液出口流道的最高点位置；所述排气通道的外部端口设置有冷却液排气口法兰盘，通过所述冷却液排气口法兰盘与外部的排气管道连接。

8.根据权利要求2所述的燃料电池公共端板，其特征在于，所述第一端板和所述第二端板远离所述氢气进口流道、空气进口流道、冷却液进口流道、氢气出口流道、空气出口流道以及冷却液出口流道对应的各接口端的一端分别设有至少一个连接槽；

所述第一端板和所述第二端板上对应位置的所述连接槽沿着所述第一端板和所述第二端板的厚度方向贯通；所述连接槽的底部均设置有集流板固定螺栓孔，用于固定对应侧的公共端板集流板上的极耳。

9.根据权利要求2所述的燃料电池公共端板，其特征在于，所述第一氢气进口、第一空气进口、第一冷却液进口、第一氢气出口、第一空气出口以及第一冷却液出口分别与所述第二氢气进口、第二空气进口、第二冷却液进口、第二氢气出口、第二空气出口以及第二冷却液出口一一对位连通，并且关于所述第一端板和所述第二端板的分界面对称。

10.一种双电堆燃料电池，其特征在于，包括：两个电堆结构单元以及如权利要求1-9中任一项所述的燃料电池公共端板；

两个所述电堆结构单元分别对称设置在所述燃料电池公共端板的两侧；其中一个所述电堆结构单元的各进出口腔室分别与所述第一氢气进口、第一空气进口、第一冷却液进口、第一氢气出口、第一空气出口以及第一冷却液出口对接；另一个所述电堆结构单元的各进出口腔室分别与所述第二氢气进口、第二空气进口、第二冷却液进口、第二氢气出口、第二空气出口以及第二冷却液出口对接；其中，所述电堆结构单元包括交替堆叠的双极板和膜电极。

11.根据权利要求10所述的双电堆燃料电池，其特征在于，还包括：分别设置在所述燃料电池公共端板两侧的公共端板集流板、以及位于所述电堆结构单元侧边的端板、侧边集流板和碟簧端盖；

所述端板分别位于所述电堆结构单元远离所述燃料电池公共端板的一侧，所述侧边集流板设置在所述端板与相邻的所述电堆结构单元之间，所述公共端板集流板设置在所述燃料电池公共端板与所述电堆结构单元之间；两个所述公共端板集流板的极耳交叠安装在所述燃料电池公共端板的第一端板和第二端板的连接槽内；

两个所述碟簧端盖分别安装在所述端板远离所述燃料电池公共端板的一侧；所述燃料电池公共端板的第一端板和第二端板分别与对应侧的所述碟簧端盖之间通过多条平行设置的绑带实现紧固。

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