CN212967771U - 燃料电池的电堆模块及燃料电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及燃料电池领域，提供一种燃料电池的电堆模块及燃料电池。电堆模块包括安装框架和极板组件，极板组件包括多片双极板和多片膜电极，各双极板与各膜电极沿第一方向交替分布；安装框架具有第一端板和第二端板，第一端板与第二端板沿第一方向分布，极板组件安装在第一端板与第二端板之间；第一端板上开设有多条互相独立的流体通道，流体通道具有内接端和外接端，内接端朝向极板组件，多条流体通道中，第一道与冷却水进口连通，第二道与冷却水出口连通，第三道与氢气进口连通，第四道与氢气出口连通，第五道与氧气进口连通，第六道与氧气出口连通。这有利于集中外接管路，有利于对电堆模块的安置，有利于节省外接管路的布置空间。

Description

燃料电池的电堆模块及燃料电池

技术领域

本实用新型涉及燃料电池领域，具体是涉及一种燃料电池的电堆模块及燃料电池。

背景技术

现有燃料电池一般采用螺栓对双极板与膜电极的组合体施加挤压力，以实现双极板与膜电极的安装，然而螺栓的挤压力容易使双极板发生变形，继而导致电堆密封性能下降，导致膜电极与双极板接触不良。

为了解决上述技术问题，公开号为CN206878111U的技术方案采用螺栓挤压端板，端板挤压电池极板的方式安装双极板，然而，该方案需要采用大量的螺栓，造成装配过程复杂，装配效率较低，且装配稳定性较差。

并且，现有燃料电池的氢气通道、氧气通道及冷却通道分散设置在不同位置，这不利于电堆模块的安置，并且外接管路会占用较大空间。

发明内容

本实用新型的目的之一是提供一种便于布局和管理且便于缩减外接管路所占空间的电堆模块。

为了实现上述目的，本实用新型提供的燃料电池的电堆模块包括安装框架和极板组件，极板组件包括多片双极板和多片膜电极，各双极板与各膜电极沿第一方向交替分布；安装框架具有第一端板和第二端板，第一端板与第二端板沿第一方向分布，极板组件安装在第一端板与第二端板之间；第一端板上开设有多条互相独立的流体通道，流体通道具有内接端和外接端，内接端朝向极板组件，多条流体通道分别为第一道、第二道、第三道、第四道、第五道和第六道，第一道的内接端与极板组件的冷却水进口连通，第二道的内接端与极板组件的冷却水出口连通，第三道的内接端与极板组件的氢气进口连通，第四道的内接端与极板组件的氢气出口连通，第五道的内接端与极板组件的氧气进口连通，第六道的内接端与极板组件的氧气出口连通。

由上可见，这样电堆模块的各流体通道均位于第一端板，这有利于将外接管路集中布置，有利于对电堆模块的安置，有利于节省外接管路的布置空间。

一个优选的方案是，沿第二方向，多个流体通道的外接端均位于第一端板的同侧，第二方向垂直于第一方向。

由上可见，这样进一步有利于节省空间，进一步有利于方便电堆模块的安置。

另一个优选的方案是，第一方向为竖直方向，第一端板位于极板组件的下方。

再一个优选的方案是，还包括挤压板，第一端板、极板组件、挤压板及第二端板沿第一方向依次分布；第二端板上连接有轴线沿第一方向的螺件，沿第一方向，螺件与挤压板抵接，极板组件被挤压于第一端板的主面与挤压板的主面之间。

由上可见，这样能够尽可能使极板组件的挤压面各处受力均匀，有利于避免双极板与膜电极因受力不均而变形，有利于保证双极板与膜电极之间接触良好，保证电堆密封性能良好。

进一步的方案是，螺件的数量为多个，挤压板的主面形状呈矩形，挤压板的中部及各个角部均挤压有螺件。

由上可见，这样进一步有利于保证极板组件的挤压面各处受力均匀，有利于保证双极板与膜电极之间接触良好，保证电堆密封性能良好。

进一步的方案是，挤压板沿第一方向可滑动地安装在安装框架上；第一端板与第二端板之间连接有侧板，挤压板在第一方向上沿侧板的内侧主面滑动。

更进一步的方案是，侧板的法线沿第一方向的截面轮廓形状呈“U”形，第一端板、第二端板及侧板组成一侧开口的框状结构，极板组件及挤压板均位于安装框架的内腔中。

由上可见，这样有利于提升安装框架的结构可靠性和稳定性，有利于提升电堆模块组装的可靠性和稳定性，进一步有利于保证极板组件的挤压面各处受力均匀；并且框状结构有利于对电极组件提供防护，减少外部杂物对电极组件的侵扰。

再进一步的方案是，还包括与安装框架固定连接的盖板，盖板封盖安装框架的开口。

由上可见，盖板的设置进一步有利于加强对电极组件的防护。

进一步的方案是，第一端板与第二端板之间连接有沿第一方向延伸的导杆，挤压板具有导向孔槽，导杆穿设于导向孔槽中，挤压板沿导杆滑动。

本实用新型的目的之二是提供一种便于将电堆模块布局合理且便于缩减外接管路所占空间的燃料电池。

为了实现上述目的，本实用新型提供的燃料电池包括前述的燃料电池的电堆模块。

由上可见，这样有利于将电堆模块的安置，有利于缩减管路对空间的占用。

附图说明

图1是本实用新型燃料电池的电堆模块实施例的结构图；

图2是本实用新型燃料电池的电堆模块实施例中安装框架的结构图；

图3是本实用新型燃料电池的电堆模块实施例中安装框架的剖视图，剖切面法线沿Z轴方向。

具体实施方式

燃料电池的电堆模块及燃料电池实施例：

本实施例的图1至图3采用统一的空间直角坐标系，以表示各零部件之间的相对位置关系，其中Z轴方向为竖直方向。

请参照图1至图3，本实施例的燃料电池包括本实施例的燃料电池的电堆模块，本实施例的燃料电池的电堆模块包括安装框架1、极板组件2、挤压板3和螺栓4，安装框架1为X轴正向侧开口的框状结构，安装框架1包括第一端板11、第二端板13和侧板12，侧板12的法线沿Z轴方向的截面形状呈“U”形，第一端板11及第二端板13的主面法向均沿Z轴方向，第二端板13位于第一端板11的Z轴正向侧，第一端板11、侧板12及第二端板13沿Z轴正向依次连接。

极板组件2包括多片双极板和多片膜电极，各双极板与各膜电极沿Z轴方向交替分布，挤压板3及极板组件2均安装在安装框架1的内腔中，极板组件2位于挤压板3的Z轴负向侧。

第二端板13上开设有沿Z轴方向贯通的通孔131，通孔131处固定有螺母132，螺母132的螺纹孔与通孔131沿Z轴方向正对相通，螺栓4由上至下穿入螺纹孔及通孔131中，螺栓4与螺母132螺纹连接，螺栓4伸于安装框架1的内腔中，螺栓4的Z轴负向端与挤压板3抵接，沿Z轴方向，极板组件2被挤压于第一端板11的Z轴正向侧主面与挤压板3的Z轴负向侧主面之间。

本实施例中，挤压板3的主面与极板组件2挤压，这样能够尽可能使极板组件2的挤压面各处受力均匀，有利于避免双极板与膜电极因主面各处受力不均而变形，有利于保证双极板与膜电极之间接触良好，保证电堆密封性能良好。

并且，本实施例将侧板12的法线沿Z轴方向的截面形状设为“U”形，第一端板11、侧板12和第二端板13形成框状结构，这样有利于提升安装框架1的结构可靠性和稳定性，有利于提升电堆模块组装的可靠性和稳定性；并且框状结构有利于对电极组件提供防护，减少外部杂物对电极组件的侵扰。

具体而言，挤压板3的主面形状呈矩形，螺栓4的数量为五颗，其中四颗螺栓4分别与挤压板3的四个角部抵接，另一颗螺栓4与挤压板3的中心处抵接。这样进一步有利于极板组件2与挤压板3之间在主面各处受力均匀；可选择地，在本实用新型的其它实施例中，螺栓的数量及布置位置也可以调整，例如布置六颗阵列分布的螺栓。

优选地，侧板12的内侧壁面法向垂直于Z轴方向，挤压板3在Z轴方向上沿侧板12的内侧壁面滑动。

优选地，安装框架1还包括沿Z轴方向延伸的导杆14，导杆14位于侧板12的内侧，导杆14连接于第一端板11与第二端板13之间，挤压板3具有导向槽，导杆14穿设于导向槽中，挤压板3沿导杆14滑动。这样有利于保证挤压板3运动稳定。

可选择地，在本实用新型的其它实施例中，电堆模块还包括与安装框架1固定连接的盖板(图中未示出)，在挤压板3、双极板、膜电极等零部件安装完成后，采用盖板将安装框架1的开口覆盖。盖板的设置进一步有利于加强对电极组件的防护。

本实施例中，通过在第二端板13上固定螺母132的方式得到螺纹孔，以实现螺栓4与第二端板13的间接连接。这样不用在第二端板13上直接加工螺纹孔，有利于降低第二端板13的加工难度；当然，在本实用新型的其它实施例中，也可以在第二端板13上直接加工螺纹孔。

第一端板11上具有六个流体通道，每个流体通道均具有内接端和外接端，六个流体通道的内接端位于第一端板11的Z轴正向侧主面上且朝向极板组件2，六个流体通道的外接端均位于第一端板11的X轴负向侧，六个流体通道分别为第一道111、第二道112、第三道113、第四道114、第五道115和第六道116，第一道111的内接端与极板组件2的冷却水进口连通，第二道112的内接端与极板组件2的冷却水出口连通，第三道113的内接端与极板组件2的氢气进口连通，第四道114的内接端与极板组件2的氢气出口连通，第五道115的内接端与极板组件2的氧气进口连通，第六道116的内接端与极板组件2的氧气出口连通。这样进出气和冷却管道分布较为集中，有利于电堆的集成和管理，有利于方便电堆模块的安置，有利于缩减电堆模块外接管路的空间占用。

具体而言，第一端板11包括沿Z轴方向分布的两层子板(图中未示出)，两层子板分别为位于Z轴负向侧的下层子板和位于Z轴正向侧的上层子板，上层子板与下层子板密封连接，在下层子板上设置槽道，并通过上层子板覆盖下层子板上的槽道形成流体通道，这样有利于降低流体通道的加工难度。

最后需要强调的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种变化和更改，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.燃料电池的电堆模块，包括安装框架和极板组件，所述极板组件包括多片双极板和多片膜电极，各所述双极板与各所述膜电极沿第一方向交替分布；

其特征在于：

所述安装框架具有第一端板和第二端板，所述第一端板与所述第二端板沿所述第一方向分布，所述极板组件安装在所述第一端板与所述第二端板之间；

所述第一端板上开设有多条互相独立的流体通道，所述流体通道具有内接端和外接端，所述内接端朝向所述极板组件，多条所述流体通道分别为第一道、第二道、第三道、第四道、第五道和第六道，所述第一道的内接端与所述极板组件的冷却水进口连通，所述第二道的内接端与所述极板组件的冷却水出口连通，所述第三道的内接端与所述极板组件的氢气进口连通，所述第四道的内接端与所述极板组件的氢气出口连通，所述第五道的内接端与所述极板组件的氧气进口连通，所述第六道的内接端与所述极板组件的氧气出口连通。

2.根据权利要求1所述的电堆模块，其特征在于：

沿第二方向，多个所述流体通道的外接端均位于所述第一端板的同侧，所述第二方向垂直于所述第一方向。

3.根据权利要求1所述的电堆模块，其特征在于：

所述第一方向为竖直方向，所述第一端板位于所述极板组件的下方。

4.根据权利要求1至3任一项所述的电堆模块，其特征在于：

还包括挤压板，所述第一端板、所述极板组件、所述挤压板及所述第二端板沿所述第一方向依次分布；

所述第二端板上连接有轴线沿所述第一方向的螺件，沿所述第一方向，所述螺件与所述挤压板抵接，所述极板组件被挤压于所述第一端板的主面与所述挤压板的主面之间。

5.根据权利要求4所述的电堆模块，其特征在于：

所述螺件的数量为多个，所述挤压板的主面形状呈矩形，所述挤压板的中部及各个角部均挤压有所述螺件。

6.根据权利要求4所述的电堆模块，其特征在于：

所述挤压板沿所述第一方向可滑动地安装在所述安装框架上；

所述第一端板与所述第二端板之间连接有侧板，所述挤压板在所述第一方向上沿所述侧板的内侧主面滑动。

7.根据权利要求6所述的电堆模块，其特征在于：

所述侧板的法线沿所述第一方向的截面轮廓形状呈“U”形，所述第一端板、所述第二端板及所述侧板组成一侧开口的框状结构，所述极板组件及所述挤压板均位于所述安装框架的内腔中。

8.根据权利要求7所述的电堆模块，其特征在于：

还包括与所述安装框架固定连接的盖板，所述盖板封盖所述安装框架的开口。

9.根据权利要求4所述的电堆模块，其特征在于：

所述第一端板与所述第二端板之间连接有沿所述第一方向延伸的导杆，所述挤压板具有导向孔槽，所述导杆穿设于所述导向孔槽中，所述挤压板沿所述导杆滑动。

10.燃料电池，其特征在于：

包括如权利要求1至9任一项所述的燃料电池的电堆模块。

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