The invention discloses a long life fuel cell pile module capable of quick cold starting, belonging to the technical field of fuel cells. The overall structure is in accordance with the order of stacked front plate, front collector plate, front end plate, composite gasket, fuel cell stack, sealing pad, composite rear end plate, rear end collector plate, electric isolation plate and the back plate are stacked together, and then use the binding force with elastic memory abilities fixed straps pressed by the elastic element; finally, fastening bolts and studs fixed. The invention has the advantages of simple structure and novel, the use of new superconductor composites can achieve a simple rapid cold start; to improve the consistency of the heap by electric monolithic catalyst content of gas distribution, improve the single cell common channel reduction in each single cell stack temperature difference, increase the two ends of the film electrode; anti vibration and shock the performance can be improved, to ensure the safety, reliability and durability of the fuel cell, at the same time, to achieve rapid cooling under low temperature start.
【技术实现步骤摘要】
一种可快速冷启动的长寿命燃料电池电堆模块
本专利技术属于燃料电池
,特别涉及一种可快速冷启动的长寿命燃料电池电堆模块。
技术介绍
质子交换膜燃料电池(protonexchangemembranefuelcell,PEMFC)是一种清洁环保的电化学发电装置,由于其体积小、质量轻、操作条件温和、能量转换率高、结构简单以及响应迅速等优势,很适合用于便携式电源和交通运输工具。因此,PEMFC被认为是21世纪首选的清洁、高效的发电装置。近年来,世界各国都在积极研制以燃料电池电堆模块为主要动力源的燃料电池电动汽车。质子交换膜燃料电池工作时,维持内部适量的水浓度分布是其性能高效、稳定发挥的关键因素之一,正常情况下,良好的水管理策略既能保证膜的充分润湿,又能使多余的液态水及时排出,整个系统可维持在可靠、平稳运行状态。但是,在冰点以下环境中,电池内部的液态水发生冻结将会对电池产生恶劣的影响,如启动困难、启动缓慢甚至启动失败,以及多起启动后可能造成内部结构出现损伤和破环,造成性能衰减等诸多问题。然而,质子交换膜燃料电池堆的低温冷启动是燃料电池系统实际应用必然会经历的过程。因此,燃料电池在汽车领域的应用,不可避免地会面临低温条件下的启动等困难。近几年来,成本和耐久性方面的技术进步使燃料电池处于产业化的边缘,燃料电池的冷启动问题因而变得更加突出,特别是对应用于汽车和野外基站的燃料电池而言,实现电池冰点下快速启动和尽可能地减轻或者消除低温对电池的破坏是一个急需解决的问题。PEMFC电堆是由多个单电池以串联的形式层叠组合而成,其中每一个单电池性能的好坏直接影响到整个电堆的寿命。 ...
【技术保护点】
一种可快速冷启动的长寿命燃料电池电堆模块,所述可快速冷启动的长寿命燃料电池电堆模块,包括(N‑1)组复合双极板和N片非均一化的膜电极组成的燃料电池电堆、1组前端复合端板、1组后端复合端板、前端集流板、后端集流板、前端板、后端板、电热隔离板、保护罩、带有弹性应力记忆能力的捆扎式固定带、密封垫;其特征在于:可快速冷启动的长寿命燃料电池电堆模块的总体结构是按照顺序叠放:前端板(7)、前端集流板(5)、前端复合端板(3)、密封垫(13)、燃料电池电堆、密封垫(13)、后端复合端板(4)、后端集流板(6)、电热隔离板(9)和后端板(8)叠放在一起、然后用带有弹性应力记忆能力的捆扎式固定带(12)捆扎压紧;最后通过弹性元件(10)、紧固螺栓(14)及螺柱(15)固定,弹性元件(10)罩在保护罩(11)内;其中复合双极板是由复合阳极板和复合阴极板组成;所述燃料电池电堆是由(N‑1)组复合双极板(1)与N片非均一化的膜电极(2)间隔、顺序叠放组成;其顺序叠放为m组前端复合双极板、(N‑m‑n‑1)组中间段复合双极板、n组后端复合双极板;其中前端复合双极板、中间段复合双极板、后端复合双极板均由复合阳极板 ...
【技术特征摘要】
1.一种可快速冷启动的长寿命燃料电池电堆模块,所述可快速冷启动的长寿命燃料电池电堆模块,包括(N-1)组复合双极板和N片非均一化的膜电极组成的燃料电池电堆、1组前端复合端板、1组后端复合端板、前端集流板、后端集流板、前端板、后端板、电热隔离板、保护罩、带有弹性应力记忆能力的捆扎式固定带、密封垫;其特征在于:可快速冷启动的长寿命燃料电池电堆模块的总体结构是按照顺序叠放:前端板(7)、前端集流板(5)、前端复合端板(3)、密封垫(13)、燃料电池电堆、密封垫(13)、后端复合端板(4)、后端集流板(6)、电热隔离板(9)和后端板(8)叠放在一起、然后用带有弹性应力记忆能力的捆扎式固定带(12)捆扎压紧;最后通过弹性元件(10)、紧固螺栓(14)及螺柱(15)固定,弹性元件(10)罩在保护罩(11)内;其中复合双极板是由复合阳极板和复合阴极板组成;所述燃料电池电堆是由(N-1)组复合双极板(1)与N片非均一化的膜电极(2)间隔、顺序叠放组成;其顺序叠放为m组前端复合双极板、(N-m-n-1)组中间段复合双极板、n组后端复合双极板;其中前端复合双极板、中间段复合双极板、后端复合双极板均由复合阳极板、复合阴极板组合而成;前端复合端板(3)由复合阳极板、复合阴极板及带有公用通道的复合平板组合而成;后端复合端板(4)由复合阴极板和复合平板组合而成。2.根据权利要求1所述可快速冷启动的长寿命燃料电池电堆模块,其特征在于,所述捆扎式固定带之间为平行排列;捆扎式固定带为可拉伸、长度易调、带有弹性的压缩带,其材质为铍铜、高分子聚合物材料、纤维基复合材料或编织双绞线,捆扎式固定带的数目为2~10。3.根据权利要求1所述可快速冷启动的长寿命燃料电池电堆模块,其特征在于,所述前端集流板和后端集流板均由在铜板中心焊接铜柱而成,集流板的表面均依次进行了镀镍、镀金的处理。4.根据权利要求1所述可快速冷启动的长寿命燃料电池电堆模块,其特征在于,所述的N片非均一化的膜电极由r组前端膜电极、(N-r-s)组中间段膜电极、s组后端膜电极组成;其膜电极的活性面积为50~500mm2;其中,前端膜电极的催化剂含量为0.2~0.6g/cm2,所述的r为1~10;后端膜电极的催化剂含量为0.2~0.6g/cm2,所述的s为1~10;中间段膜电极的催化剂含量为0.1~0.5g/cm2。5.根据权利要求1所述可快速冷启动的长寿命燃...
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