CN212209670U - 燃料电堆、燃料电堆的工装以及燃料电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种燃料电堆、燃料电堆的工装以及燃料电池，所述燃料电堆包括：单片电池以及检测件，多个所述单片电堆叠设置，相邻的两个所述单片电池的极柱分别设置在所述燃料电堆在长度方向上的两侧；所述检测件为两个，且两个所述检测件分别设置在所述燃料电堆在长度方向上的两侧以测量每个所述单片电池的电压以及电流。由此，通过使单片电池交错叠置，以使相邻的单片电池的极柱位于燃料电堆长度方向上的两侧，以使检测件与极柱之间的连接更加方便，位于检测件长度方向上的多个极柱之间的间隔更大，可以有效地提高检测件对单片电池的电压以及电流的检测精度，从而提高燃料电堆的工作稳定性以及使用安全性。

Description

燃料电堆、燃料电堆的工装以及燃料电池

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种燃料电堆、燃料电堆的工装以及燃料电池。

背景技术

相关技术中，燃料电堆的单片电池由阳极、电解质隔膜和阴极构成。燃料在阳极氧化，氧化剂在阴极还原，电化学反应产生的电子在外电路定向移动产生电能。单片电池的电压较低，通常要将几个、几十个甚至上百个单片电池串联为电池组或电堆来对外供电。通过将燃料电堆按照双极板、膜电极、双极板、膜电极的装配顺序组装电堆，为了保证燃料电堆的工作稳定性，需要通过设置检测件对每一个单片电池进行电压以及电流检测，然而，现有燃料电堆的检测精度较低。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种燃料电堆，所述燃料电堆的检测件的检测精度更高，可以提高燃料电堆的工作稳定性以及使用安全性。

本实用新型进一步地提出了一种上述燃料电堆的工装。

本实用新型还提出了一种燃料电池。

根据本实用新型第一方面实施例的燃料电堆包括：单片电池以及检测件，多个所述单片电堆叠设置，相邻的两个所述单片电池的极柱分别设置在所述燃料电堆在长度方向上的两侧；所述检测件为两个，且两个所述检测件分别设置在所述燃料电堆在长度方向上的两侧以测量每个所述单片电池的电压以及电流。

根据本实用新型实施例的燃料电堆，通过使单片电池交错叠置，以使相邻的单片电池的极柱位于燃料电堆长度方向上的两侧，以使检测件与极柱之间的连接更加方便，位于检测件长度方向上的多个极柱之间的间隔更大，可以有效地提高检测件对单片电池的电压以及电流的检测精度，从而提高燃料电堆的工作稳定性以及使用安全性。

根据本实用新型的一些实施例，所述单片电池包括：双极板以及膜电极组件，多个所述单片电堆叠设置。

在一些实施例中，所述双极板的在一个对角线方向上的两个棱角设置有定位部，所述双极板的在另一个对角线方向上的两个棱角设置有容纳所述检测件的容纳部。

进一步地，所述双极板的中间区域构造为活性区域。

进一步地，所述膜电极组件包括：质子交换膜以及位于所述质子交换膜两侧的气体扩散层，所述气体扩散层临近所述活性区域设置。

在一些实施例中，所述双极板与所述膜电极组件之间还设置有密封件。

进一步地，所述密封件构造为密封垫圈。

根据本实用新型的一些实施例，所述燃料电堆还包括：端板，所述端板位于多个所述单片电池的外侧。

根据本实用新型第二方面实施例的燃料电堆的工装，所述工装适于装配上述燃料电堆，包括：第一定位件和第二定位件，所述第一定位件和所述第二定位件分别设置在所述燃料电堆的在一个对角线方向上的两个棱角上。

根据本实用新型第三方面实施例的燃料电池，包括：上述实施例中所述的燃料电堆。

本实用新型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，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/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是根据本实用新型实施例的燃料电堆与第一定位件、第二定位件配合的主视示意图；

图2是根据本实用新型实施例的燃料电堆与第一定位件、第二定位件配合的俯视示意图；

图3是根据本实用新型实施例的燃料电堆与第一定位件配合的剖视示意图。

附图标记：

燃料电堆100，

双极板11，膜电极组件12，质子交换膜121，气体扩散层122，密封件13，

端板20，

第一定位件210，第二定位件220，

定位部a，容纳部b，活性区域c。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参考图1-图3描述根据本实用新型实施例的燃料电堆100、燃料电堆100的工装以及燃料电池。

如图1和图3所示，根据本实用新型第一方面实施例的燃料电堆100包括：单片电池以及检测件(图中未示出)。

其中，多个单片电池堆叠设置，相邻的两个单片电池的极柱分别设置在燃料电堆100在长度方向上的两侧；检测件为两个，且两个检测件分别设置在燃料电堆100在长度方向上的两侧以测量每个单片电池的电压以及电流。

具体而言，本申请通过使单片电池的极柱交错设置，从而使相邻的两个单片电池的极柱间隔开，进而在燃料电堆100的长度方向上设置两个检测件，从而极柱位于燃料电堆100长度方向上的第一侧的多个间隔开的单片电池的电压以及电流可以通过一个检测件进行测量，位于燃料电堆100长度方向上的第二侧的多个间隔开的单片电池的电压以及电流可以通过另一个检测件进行检测。

由此，使每一侧的检测件检测的多个极柱之间的间隔更大，使检测件与极柱之间的连接更加方便，并且可以提高检测精度。

根据本实用新型实施例的燃料电堆100，通过使单片电池交错叠置，以使相邻的单片电池的极柱位于燃料电堆100长度方向上的两侧，以使检测件与极柱之间的连接更加方便，位于检测件长度方向上的多个极柱之间的间隔更大，可以有效地提高检测件对单片电池的电压以及电流的检测精度，从而提高燃料电堆100的工作稳定性以及使用安全性。

在图1和图3所示的具体的实施例中，单片电池包括：双极板11以及膜电极组件12，多个单片电池堆叠设置。这样，每个单片电池均包括双极板11、膜电极组件12，进而多个单片电池依次堆叠，以使多个单片电池之间的间隙更小，使燃料电堆100的空间占用更小，能量密度更高。

这里，需要说明的是，多个单片电池交错堆叠设置并串联电连接以形成为燃料电堆100，多个燃料电堆100串联电连接或一个燃料电堆100形成为燃料电池。

其中，每个膜电极组件12包括：质子交换膜121、位于质子交换膜121两侧的两个催化剂层(即阳极催化剂层和阴极催化剂层)以及位于质子交换膜121两侧的两个气体扩散层122。双极板11包括：彼此贴合设置的一个阳极板和一个阴极板，多个单片电池依次堆叠，以使膜电极组件12的阳极催化层临近阳极板设置，阴极催化剂层临近阴极板设置。

进而，在双极板11在长度方向上的一端沿宽度方向依次间隔设置有燃料进气歧管、冷却液进入歧管以及空气排气歧管；双极板11长度方向上的另一端沿宽度方向依次间隔设置有空气进气歧管、冷却液排出歧管以及燃料排气歧管。上述多个歧管，对应连通，以实现燃料电堆100的将化学能转换为电能的过程。

如图2所示，双极板11的在一个对角线方向上的两个棱角设置有定位部，双极板11的在另一个对角线方向上的两个棱角设置有容纳检测件的容纳部。由此，通过设置在定位部内的定位件在单片电池的堆叠过程中，对多个单片电池进行限位，可以有效地提高燃料电堆100的装配精度；同时通过设置容纳部容纳检测件，使燃料电堆100的结构更加合理，使燃料电堆100的外部型面更加平整，使燃料电堆100与周围部件的配合更加简单、方便，可以降低累积公差。

如图2所示，进一步地，双极板11的中间区域构造为活性区域；参见图3，膜电极组件12包括：质子交换膜121以及位于质子交换膜121两侧的气体扩散层122，气体扩散层122临近活性区域设置。这样，通过活性区域降低反应的活化能，以使燃料电堆100可以快速起燃，以提高能量转化率，使燃料电堆100的使用效果更好。

优选地，双极板11与膜电极组件12之间还设置有密封件13。由此，可以提高燃料电堆100的密封性能，避免氧化剂由阴极进入阳极；或者燃料由阴极进入阳极；或者燃料或氧化剂溢出，以提高燃料电堆100的工作稳定性，并避免单片电池出现烧蚀现象，延长燃料电堆100的使用寿命。

可以理解的是，密封件13构造为密封垫圈。密封垫圈具有一定的弹性，可以进一步地提高燃料电堆100的密封性能。

如图2和图3所示，根据本实用新型的一些实施例，燃料电堆100还包括：端板20，端板20位于多个单片电池的外侧。这样，可以有效地提高燃料电堆100的结构强度。

如图1、图2和图3所示，根据本实用新型第二方面实施例的燃料电堆100的工装，工装适于装配上述燃料电堆100，包括：第一定位件210和第二定位件220，第一定位件210和第二定位件220分别设置在燃料电堆100的在一个对角线方向上的两个棱角上。

具体而言，在燃料电堆100的一个对角线方向上的两个棱角上分别设置第一定位件210和第二定位件220，在燃料电堆100的另一个对角线方向上的两个棱角上可以分别设置两个检测件，进而检测件可以在燃料电堆100工作过程中对燃料电堆100进行电压以及电流的检测，第一定位件210可以在X+、Y+方向上对双极板11、膜电极组件12、密封件13进行限位，第二定位件220可以在X-、Y-方向上对双极板11、膜电极组件12以及密封件13进行限位，在提高燃料电堆100内部多个单片电池的堆叠精度的前提下，仅通过两个定位件即可实现对燃料电堆100的高精度定位，避免了定位件冗余，降低成本，避免过定位。

进一步地，工装还包括：视觉检测装置，视觉检测装置适于在燃料电堆100组装过程中，对燃料电堆100的部件进行视觉检测。由此，在装配过程中，可以通过视觉检测装置实时对燃料电堆100内的零部件进行精度检测，可以进一步地提高装配精度。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。

在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，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。

在本实用新型的描述中，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实用新型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实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型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，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种燃料电堆(100)，其特征在于，包括：

单片电池，多个所述单片电池堆叠设置，相邻的两个所述单片电池的极柱分别设置在所述燃料电堆(100)在长度方向上的两侧；

检测件，所述检测件为两个，且两个所述检测件分别设置在所述燃料电堆(100)在长度方向上的两侧以测量每个所述单片电池的电压以及电流。

2.根据权利要求1所述的燃料电堆(100)，其特征在于，所述单片电池包括：双极板(11)以及膜电极组件(12)，多个所述单片电池堆叠设置。

3.根据权利要求2所述的燃料电堆(100)，其特征在于，所述双极板(11)的在一个对角线方向上的两个棱角设置有定位部，所述双极板(11)的在另一个对角线方向上的两个棱角设置有容纳所述检测件的容纳部。

4.根据权利要求3所述的燃料电堆(100)，其特征在于，所述双极板(11)的中间区域构造为活性区域。

5.根据权利要求4所述的燃料电堆(100)，其特征在于，所述膜电极组件(12)包括：质子交换膜(121)以及位于所述质子交换膜(121)两侧的气体扩散层(122)，所述气体扩散层(122)临近所述活性区域设置。

6.根据权利要求2所述的燃料电堆(100)，其特征在于，所述双极板(11)与所述膜电极组件(12)之间还设置有密封件(13)。

7.根据权利要求6所述的燃料电堆(100)，其特征在于，所述密封件(13)构造为密封垫圈。

8.根据权利要求1所述的燃料电堆(100)，其特征在于，还包括：端板(20)，所述端板(20)位于多个所述单片电池的外侧。

9.一种燃料电堆(100)的工装，其特征在于，所述工装适于装配权利要求1-8中任一项所述的燃料电堆(100)，包括：

第一定位件(210)和第二定位件(220)，所述第一定位件(210)和所述第二定位件(220)分别设置在所述燃料电堆(100)的在一个对角线方向上的两个棱角上。

10.一种燃料电池，其特征在于，包括：多个权利要求1-8中任一项所述的燃料电堆(100)。

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