燃料电池端板组合、远处端板组合、进口端板组合及电堆制造技术

本发明专利技术提供了一种燃料电池端板组合、远处端板组合、进口端板组合及电堆，该燃料电池端板组合，它包括端板和集电板，端板的一表面设有与集电板的形状对应的集电腔，集电板放置在集电腔内，集电板的边缘与集电腔的内周面相贴合，集电板的厚度大于集电腔的深度。该燃料电池端板组合、远处端板组合、进口端板组合及电堆，去除了集电板的流体通孔，使流体不经过集电板，避免了流体对集电板的腐蚀，防止了集电板的金属离子对催化剂的毒害；将集电板和端板组合成为端板组合，从而解决了装配繁琐、密封性差等问题。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池端板组合、远处端板组合、进口端板组合及电堆
本专利技术涉及一种燃料电池端板组合。本专利技术还涉及一种燃料电池远处端板组合。本专利技术还涉及一种燃料电池进口端板组合。本专利技术还涉及一种燃料电池电堆。
技术介绍
燃料电池是一种以氢为最佳燃料不经过燃烧过程而直接以电化学反应的方式，将燃料和氧化剂中的化学能转化为电能的高效能量转换发电装置。它不经过热机过程，不受卡诺循环的限制，实际能量转换效率高达50％至80％。质子交换膜燃料电池，是继碱性燃料电池、磷酸型燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池之后发展起来的第五代燃料电池，其具有工作温度较低、启动时间短、功率密度高，负载响应快、无电解液流失等特点。为了保证发电功率，质子交换膜燃料电池一般设计成电堆的结构形式。电堆通常由膜电极和双极板(内含冷却单元)的重复单元、两侧的流场单极板、两侧的集电板和两侧的端板组成，上述部件在四周螺栓的预紧力作用下构成电堆。在双极板和膜电极之间、膜电极和流场单极板之间有密封结构，集电板需要根据端板的进出口相应地开流体通孔，如果端板为金属板，则还需要端板和集电板之间增加绝缘板。其中，膜电极是电化学反应的场所，双极板采用高导电性材料并在两侧加工有流槽，因此，双极板具有分配和输送两侧的反应气体、阻隔两侧的反应气体以及收集并传导膜电极反应产生的电子的作用；冷却单元用以排出电堆内部产生的废热；密封结构同时保证电堆的阴极气体(空气)和阳极气体(氢气)不向电堆外部泄漏、也不相互串气。现有质子交换膜燃料电池电堆有如下缺陷：1)质子交换膜燃料电池电堆的集电板上通常开有流体通孔，流体通过集电板上的流体通孔进入各单电池，由于流体长期冲刷金属集电板的流体通孔，流体通孔上的镀层离子会被冲涮掉，内部金属显露出来后发生腐蚀，因此，集电板中金属离子会被大量带入燃料电池的阴极和阳极催化层，从而毒害催化剂；2)质子交换膜燃料电池电堆的端板通常也采用金属材料，端板上同样开有流体通孔，因此，端板的流体通孔内的金属离子也会被大量带入燃料电池催化层；3)质子交换膜燃料电池电堆的集电板和端板都采用金属材料，因此需要在这两者之间增加绝缘板，这不仅增加了部件，三者分开的结构还会增加密封的难度以及装配电堆的复杂性；4)在质子交换膜燃料电池电堆中，通常仅在螺杆两侧的螺帽和端板外侧面之间装有弹簧或弹簧垫片来保证电堆预紧力，无法实施缓冲力保护；并且由于电堆是方形(而不是圆形)的，因此预紧力并不能被均匀分散在单电池和双极板上各点处，这会造成电堆密封不良以及单电池的活性面积各点与双极板的流场区各点之间的接触不均匀，此外双极板也会因受到额外的剪切力而遭到破坏。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是为了克服现有技术中的集电板上通常开有流体通孔，集电板中金属离子会毒害催化剂的缺陷，而提供一种燃料电池端板组合、远处端板组合、进口端板组合及电堆。本专利技术通过以下技术方案解决上述技术问题：本专利技术提供了一种燃料电池端板组合，它包括端板和集电板，端板的一表面设有与集电板的形状对应的集电腔，集电板放置在集电腔内，集电板的边缘与集电腔的内周面相贴合，集电板的厚度大于集电腔的深度。较佳地，集电板的边缘具有凸出的导电连接端，集电腔的边缘具有与导电连接端相对应的缺口，导电连接端从缺口中伸出至端板的外部。较佳地，集电板的厚度与集电腔的深度的差值≤0.05mm。较佳地，端板为铝板，端板通过表面阳极氧化绝缘工艺处理。本专利技术还提供了一种远处端板组合，该远处端板组合为上述技术方案所述的燃料电池端板组合。较佳地，端板包括外板、内板和夹在外板、内板之间的弹簧阵列，弹簧阵列由多个弹簧排列而成，外板、内板之间通过限位结构相互连接，弹簧被压缩在外板、内板之间。较佳地，外板面向弹簧阵列的一面具有外板孔阵列，外板孔阵列中的外板孔的位置与弹簧的位置一一对应，内板面向弹簧阵列的一面具有内板孔阵列，内板孔阵列中的内板孔的位置与弹簧的位置一一对应，弹簧的两端分别位于对应位置的外板孔、内板孔中，弹簧的整体长度大于外板孔、内板孔的长度的总和。较佳地，弹簧阵列中的单个弹簧的负载为100～1500N·m，弹簧阵列中的弹簧的分布数量为每2cm2～15cm2的区域内放置一个弹簧。较佳地，外板面向弹簧阵列的一面具有凹陷区，外板孔阵列位于凹陷区内，内板面向弹簧阵列的一面具有凸出块，内板孔阵列位于凸出块上，凸出块位于凹陷区内，凸出块与凹陷区的形状相适应。较佳地，限位结构包括位于外板上的多个螺纹孔、穿过内板的多个连接孔及多个连接螺栓，多个螺纹孔位于外板面向弹簧阵列的一面，连接孔和螺纹孔、连接螺栓的位置对应，连接螺栓穿过连接孔后与螺纹孔螺纹连接。较佳地，连接孔为沉孔，连接螺栓的头部位于连接孔中。较佳地，多个螺纹孔、多个连接孔位于弹簧阵列的上方和下方。本专利技术还提供了一种进口端板组合，该进口端板组合为上述技术方案所述的燃料电池端板组合。较佳地，端板上设有贯穿端板的多个流体通道，流体通道供气体或水的进出，流体通道位于集电腔的上方或下方。本专利技术提供了一种燃料电池电堆，它包括远处端板组合、燃料电池本体段、进口端板组合，燃料电池本体段固定在远处端板组合、进口端板组合之间，远处端板组合的集电板、进口端板组合的集电板与燃料电池本体段相贴合。较佳地，远处端板组合、进口端板组合通过多根绝缘螺杆相固定。较佳地，远处端板组合的端板的边缘具有多个向外凸出的远端连接凸起，每个远端连接凸起上设有远端连接孔，进口端板组合的端板的边缘具有多个向外凸出的进端连接凸起，每个进端连接凸起上设有进端连接孔，远端连接孔、进端连接孔的数量相同且位置对应，绝缘螺杆依次穿过对应位置的远端连接孔、进端连接孔，绝缘螺杆的两端分别装有锁紧螺帽。较佳地，绝缘螺杆包括与远处端板组合、进口端板组合相接触的中间段和位于中间段两端的螺纹段，中间段的外周面上包裹有绝缘层，螺纹段与锁紧螺帽螺纹配合。较佳地，远处端板组合的端板设有多个贯穿的远端定位孔，燃料电池本体段设有多个贯穿燃料电池本体段的本体定位孔，进口端板组合的端板设有多个贯穿的进端定位孔，远端定位孔、本体定位孔和进端定位孔的数量相同且位置对应，对应位置的远端定位孔、本体定位孔和进端定位孔的轴线相重合。在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本专利技术各较佳实例。本专利技术的积极进步效果在于：该燃料电池端板组合、远处端板组合、进口端板组合及电堆，去除了集电板的流体通孔，使流体不经过集电板，避免了流体对集电板的腐蚀，防止了集电板的金属离子对催化剂的毒害；将集电板和端板组合成为端板组合，从而解决了装配繁琐、密封性差等问题。附图说明图1为本专利技术燃料电池电堆的结构示意图。图2为图1所示的燃料电池电堆的爆炸图。图3为图1所示的燃料电池电堆的远处端板组合的结构示意图。图4为图3所示的远处端板组合的爆炸图。图5为图3所示的远处端板组合从限位结构处竖直剖开的局部剖视图。图6为图3所示的远处端板组合的内板的结构示意图。图7为图1所示的燃料电池电堆的进口端板组合的结构示意图。图8为图1所示的燃料电池电堆的绝缘螺杆的结构示意图。附图标记说明燃料电池端板组合100端板1集电腔11缺口12外板13外板孔131凹陷区132内板14内板孔141凸出块142弹簧阵列15弹簧151限位结构16螺纹本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池端板组合(100)，其特征在于：它包括端板(1)和集电板(2)，所述端板(1)的一表面设有与所述集电板(2)的形状对应的集电腔(11)，所述集电板(2)放置在所述集电腔(11)内，所述集电板(2)的边缘与所述集电腔(11)的内周面相贴合，所述集电板(2)的厚度大于所述集电腔(11)的深度。

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池端板组合(100)，其特征在于：它包括端板(1)和集电板(2)，所述端板(1)的一表面设有与所述集电板(2)的形状对应的集电腔(11)，所述集电板(2)放置在所述集电腔(11)内，所述集电板(2)的边缘与所述集电腔(11)的内周面相贴合，所述集电板(2)的厚度大于所述集电腔(11)的深度。2.如权利要求1所述的燃料电池端板组合(100)，其特征在于：所述集电板(2)的边缘具有凸出的导电连接端(21)，所述集电腔(11)的边缘具有与所述导电连接端(21)相对应的缺口(12)，所述导电连接端(21)从所述缺口(12)中伸出至所述端板(1)的外部。3.如权利要求1所述的燃料电池端板组合(100)，其特征在于：所述集电板(2)的厚度与所述集电腔(11)的深度的差值≤0.05mm。4.如权利要求1所述的燃料电池端板组合(100)，其特征在于：所述端板(1)为铝板，所述端板(1)通过表面阳极氧化绝缘工艺处理。5.一种远处端板组合(200)，其特征在于：所述远处端板组合(200)为权利要求1至4任一项所述的燃料电池端板组合(100)。6.如权利要求5所述的远处端板组合(200)，其特征在于：所述端板(1)包括外板(13)、内板(14)和夹在所述外板(13)、内板(14)之间的弹簧阵列(15)，所述弹簧阵列(15)由多个弹簧(151)排列而成，所述外板(13)、内板(14)之间通过限位结构(16)相互连接，所述弹簧(151)被压缩在所述外板(13)、内板(14)之间。7.如权利要求6所述的远处端板组合(200)，其特征在于：所述外板(13)面向所述弹簧阵列(15)的一面具有外板孔阵列，所述外板孔阵列中的外板孔(131)的位置与所述弹簧(151)的位置一一对应，所述内板(14)面向所述弹簧阵列(15)的一面具有内板孔阵列，所述内板孔阵列中的内板孔(141)的位置与所述弹簧(151)的位置一一对应，所述弹簧(151)的两端分别位于对应位置的所述外板孔(131)、内板孔(141)中，所述弹簧(151)的整体长度大于所述外板孔(131)、内板孔(141)的长度的总和。8.如权利要求6或7所述的远处端板组合(200)，其特征在于：所述弹簧阵列(15)中的单个所述弹簧(151)的负载为100～1500N·m，所述弹簧阵列(15)中的弹簧(151)的分布数量为每2cm2～15cm2的区域内放置一个所述弹簧(151)。9.如权利要求7所述的远处端板组合(200)，其特征在于：所述外板(13)面向所述弹簧阵列(15)的一面具有凹陷区(132)，所述外板孔阵列位于所述凹陷区(132)内，所述内板(14)面向所述弹簧阵列(15)的一面具有凸出块(142)，所述内板孔阵列位于所述凸出块(142)上，所述凸出块(142)位于所述凹陷区(132)内，所述凸出块(142)与所述凹陷区(132)的形状相适应。10.如权利要求6所述的远处端板组合(200)，其特征在于：所述限位结构(16)包括位于所述外板(13)上的多个螺纹孔(161)、穿过所述内板(14)的多个连接孔(162)及多个连接螺栓(163)，多个所述螺纹孔(161)位于所述外板(13)面向所述弹簧阵列(15)的一面...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡阳，倪蕾蕾，季文姣，付超，王亚蒙，
申请(专利权)人：上海电气集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31