用于燃料电池堆的电池电压测量元件和燃料电池系统技术方案

本发明专利技术提供一种燃料电池堆的电池电压测量元件和一种使用该元件的燃料电池系统，该电池电压测量元件包括：分别电连接到燃料电池堆的多个隔板的多个端子；以及多条布线线路，其连接到多个紧固装置中的至少一个，并且分别电连接到多个端子。采用这种结构，至少一条布线线路被阻止或避免由于燃料电池堆中产生的热量而引发的短路，并且具有一种示例性结构以易于进行布线操作。因为燃料电池的电池电压被稳定地测量，从而测量到（或检查到）特定电池（或电池单元）的恶化，所以阻止或避免了燃料电池堆由于特定电池（或电池单元）的过度恶化而突然停止工作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种燃料电池系统，具体涉及燃料电池堆的电池电压测量元件和使用该元件的燃料电池系统，其中布线线路得到保护，并且其结构得到简化。
技术介绍
燃料电池是一种发电系统，其通过电化学反应将燃料的化学能直接转化成电能。举例而言，通过使用氢气和氧气发生反应来生成水，燃料电池可以产生电能。根据所使用的电解质类型，燃料电池的代表性实例包括磷酸盐燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池、聚合物电解质膜燃料电池和碱性燃料电池。聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)具有相对高的输出性能和相对快速的启动和响应时间。而且，PEMFC可在相对低的温度中工作。同样地，PEMFC可以用作可移动的电源，用于便携式电子仪器或交通工具，也可以用作分布式电源，例如用于住宅或公共建筑的固定电厂。进一步，直接甲醇燃料电池(DMFC)类似于PEMFC，因为它使用固体聚合物作为电解质。然而，DMFC不同于PEMFC之处在于，DMFC的堆(stack)可以直接采用诸如甲醇的液体燃料(其间不使用重整器)。因为DMFC不需要使用重整器，所以它在尺寸上小于PEMFC。通常，燃料电池(例如PEMFC或者DMFC)包括一种堆。这里，堆包括膜电极组件(MEA)和分别向MEA的阳极和阴极供应燃料和氧化剂的隔板或双极板。MEA和隔板(或者双极板)形成电池单元(或单元电池)，并且交替堆叠形成堆。包括多个堆叠的电池单元(或单元电池)的燃料电池堆在长时间使用后会变差。然而，多个堆叠的电池单元由于它们的结构或位置不同，不会一律变差。举例而言，向邻近阳极入口的电池单元提供燃料的压力大于向邻近阳极出口的电池单元提供燃料的压力，这样邻近阳极入口的电池单元所受压力和性能变差的程度更甚于邻近阳极出口的电池单元。因此，由于电池单元的变差程度不一致，所以传统的燃料电池堆的使用寿命缩短。只要堆输出的电压高于基准水平(或预定水平)，大多数传统的燃料电池堆就能连续使用，即使某个特定的电池单元比起其它电池单元变得更差。然而，当该特定的电池单元由于变差而停止工作的时候，燃料电池堆就可能突然之间停止工作。
技术实现思路
因此，本专利技术一方面提供一种用于测量燃料电池堆的电池电压的装置，以及一种使用该装置的燃料电池系统，其中被电连接到电池的多条布线线路通过一种简单结构得到保护，并且其布线结构得到简化。在一个实施例中，一种电池电压测量元件，其用于燃料电池堆，该燃料电池堆包括膜电极组件和与膜电极组件交替堆叠以形成堆叠结构(stackedstructure)的隔板；用于支撑堆叠结构的相反侧的一对端板；和用于紧固该一对端板的紧固装置；所述电池电压测量元件包括多个端子，其分别电连接到隔板；以及多条布线线路，其连接到多个紧固装置中的至少一个，并且分别电连接到多个端子。在另一个实施例中，一种燃料电池系统包括燃料电池堆，其包括多个膜电极组件，每个膜电极组件都包括阳极、阴极以及阳极和阴极之间的电解质膜；多个隔板，其与膜电极组件交替堆积形成堆叠结构；一对端板，其支撑堆叠结构的相反侧；以及紧固装置，其用于紧固一对端板；以及电池电压测量元件，其包括分别电连接到多个隔板的多个端子；以及多条布线线路，其连接到至少一个紧固装置，并且分别电连接到多个端子。根据一个实施例，电池电压测量元件进一步包括电压传感器，其与多条布线线路电连接，并且适于感应施加在多条布线线路处的一个或多个电压。在一个实施例中，电压传感器包括至少两个开关单元，至少两个开关单元中的每一个都具有多个输入端子和一输出端子，并且适于可选择地将多个输入端子中的一个和输出端子电连接；以及开关控制器，其用于感应施加在至少两个开关单元的端子处的电压，并且用于控制至少两个开关单元。附图说明附图与本公开一起描述了本专利技术的示例性实施例，并且，与本说明书一起用来解释本专利技术的原理。图1是根据本专利技术实施例的用于燃料电池堆的电池电压测量元件的透视图。图2是根据本专利技术另一实施例的用于燃料电池堆的电池电压测量元件的透视图。图3是根据本专利技术实施例的用于燃料电池堆的电池电压测量元件中所提供的电压传感器的框图。图4是根据本专利技术实施例的使用电池电压测量元件的燃料电池系统的示意性框图。具体实施例方式下文中，根据本专利技术的示例性实施例将参照附图进行描述，其中相似的附图标记表示相似的元件。图1是根据本专利技术实施例的用于燃料电池堆100的电池电压测量元件的透视图。参照图1，燃料电池堆100包括MEA 110；连接到MEA 110的相反侧的隔板120；端板130a和130b；以及紧固装置(例如紧固杆)140a、140b、140c和140d，它们形成一个或者多个电池单元(或单元电池)。根据本专利技术实施例的电池电压测量元件，通过燃料电池堆100的紧固装置140a、140b、140c和140d中的至少一个，连接到燃料电池堆100，以稳定地测量燃料电池堆100中的每个电池单元(或单元电池)的电池电压。根据该实施例，电池电压测量元件包括被插进燃料电池堆100的每个隔板120中，并与每个隔板120固定在一起的多个端子150；和电连接到每个端子150的多条布线线路160。多条布线线路160连接到紧固装置(或紧固杆)140a。这里，紧固杆140a形成有空腔(或空洞)146和一个或多个孔147，其中多条布线线路160经过空腔146，并且，一个或多个布线线路160分别经过孔147。进一步，电池电压测量元件包括电压传感器170，其连接到多个布线线路160，以分别测量在一个或多个布线线路160处的一个或多个电压。更具体地，MEA 110具有这样一种结构，使得阳极(称为“燃料电极”或“氧化电极”)和阴极(称为“空气电极”或“还原电极”)被连接到聚合物电解质膜的相反两侧。阳极被提供有用于氧化燃料的催化剂层，而阴极被提供有用于还原氧化剂的催化剂层。隔板120可以由任何合适的双极板实现，双极板包括给阳极供应燃料的第一通道，以及给阴极供应氧化剂的第二通道。MEA 110和隔板120交替堆叠。另外，MEA 110和隔板120之间可以插入衬垫，以便阻止或防止燃料和氧化剂泄漏。端板130a和130b被置于由MEA 110和隔板120形成的堆叠结构的相反两侧，并且，从该堆叠结构的相反两侧向该堆叠结构的中心部分施加特定的(或者预定的)压力。紧固装置140a、140b、140c和140d使两个端板130a和130b连接起来，并且向两个端板130a和130b施加特定的(或者预定的)紧固力。在该实施例中，紧固装置140a、140b、140c和140d包括螺纹体141a、141b、141c和141d；相反端142a、143a、142b、143b、142c、143c、142d和143d；以及螺母144a、145a、144b、145b、144c、145c、144d和145d。在该实施例中，与一条或多条布线线路160连接的紧固装置140a包括多条布线线路160插入其中的空腔146；和孔147，布线线路160经过孔147与一个或多个端子150相连，并且孔147对应于与端子150分别连接的隔板120设置。孔147可以通过对应于相应的隔板120所设置的开口来实现，并且空腔146通过开口被暴露出来；然而，本专利技术并未因此而受到限制。在一个实施例中，紧固装置140a本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于燃料电池堆的电池电压测量元件，该燃料电池堆包括：膜电极组件和与该膜电极组件交替堆叠以形成堆叠结构的隔板；用于支撑所述堆叠结构的相反两侧的一对端板；以及用于紧固所述一对端板的紧固装置，所述电池电压测量元件包括：多个端子，其分别 电连接到所述隔板；和多条布线线路，其连接到所述紧固装置中的至少一个，并且分别电连接到所述多个端子。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：安镇弘，安圣镇，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]