一种燃料电池电堆制造技术

本申请公开了一种燃料电池电堆，包括端板和位于端板外侧的外围结构件，端板和外围结构件之间具有沿电堆堆叠方向的相互作用力以提供电堆组装力，外围结构件和端板之间设置有防松结构，端板和外围结构件之间的相互作用力的至少一部分经由防松结构传递，且防松结构在预设低温区间内满足热缩冷胀条件，以减小电堆组装力在预设低温区间内随温度下降而发生的力值下降幅度。本申请提供的燃料电池电堆可在低温环境下保持良好的组装力，有效地降低了低温环境时的密封泄露风险。环境时的密封泄露风险。环境时的密封泄露风险。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池电堆


[0001]本申请涉及电池
，特别是涉及一种燃料电池电堆。

技术介绍

[0002]燃料电池电堆由多个燃料电池单体以串联方式层叠组合构成，目前，电堆运行在低温环境时，例如
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30℃～
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40℃，常因材料在低温环境下发生收缩变形导致电堆的组装力下降，相应的密封力也随之下降。当密封力下降到某个临界值时，电堆会发生泄漏故障。因此，如何降低电堆运行在低温环境时发生泄漏故障的几率，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本申请提供了一种燃料电池电堆，该燃料电池电堆可在低温环境下保持良好的组装力，有效地降低了低温环境时的密封泄露风险。
[0004]为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案：
[0005]一种燃料电池电堆，包括端板和位于所述端板外侧的外围结构件，所述端板和所述外围结构件之间具有沿电堆堆叠方向的相互作用力以提供电堆组装力，所述外围结构件和所述端板之间设置有防松结构，所述端板和所述外围结构件之间的相互作用力的至少一部分经由所述防松结构传递，且所述防松结构在预设低温区间内满足热缩冷胀条件，以减小电堆组装力在所述预设低温区间内随温度下降而发生的力值下降幅度。
[0006]可选地，在上述燃料电池电堆中，所述防松结构包括固体件，所述固体件的材料为负热膨胀系数材料。
[0007]可选地，在上述燃料电池电堆中，所述防松结构包括活塞和基座，所述活塞滑动设置于所述基座的活塞腔内，所述活塞腔内填充有固液相变材料，所述固液相变材料的熔点位于所述预设低温区间。
[0008]可选地，在上述燃料电池电堆中，所述外围结构件为封装壳体，或者，所述外围结构件为由拉杆连接的压板。
[0009]可选地，在上述燃料电池电堆中，所述防松结构与所述端板之间和/或所述防松结构与所述外围结构件之间设置有预紧弹簧。
[0010]根据上述技术方案可知，本申请提供的燃料电池电堆中，端板和用于提供电堆组装力的外围结构件之间设置有防松结构，此防松结构能够在端板和外围结构件之间传递沿电堆堆叠方向的作用力，由于此防松结构在预设低温区间内满足热缩冷胀条件，所以当电堆环境温度在上述预设低温区间内下降时，防松结构随着温度的下降而发生膨胀，从而与电堆的其他随着温度的下降发生收缩的部件形成变形补偿，这样，电堆组装力不会因上述温度下降而大幅度下降，因此，本申请提供的燃料电池电堆可在低温环境下保持良好的组装力，有效地降低了低温环境时的密封泄露风险。
附图说明
[0011]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0012]图1是传统的一种燃料电池电堆的结构示意图；
[0013]图2是本申请实施例一提供的燃料电池电堆的结构示意图；
[0014]图3是本申请实施例二提供的燃料电池电堆的结构示意图；
[0015]图4是本申请实施例三提供的燃料电池电堆的防松结构的第一状态示意图；
[0016]图5是本申请实施例三提供的燃料电池电堆的防松结构的第二状态示意图；
[0017]图6是本申请实施例三提供的燃料电池电堆的防松结构的工作原理示意图；
[0018]图7是本申请实施例四提供的燃料电池电堆的结构示意图；
[0019]图8是本申请实施例提供的燃料电池电堆与传统的燃料电池电堆的组装力对比分析图。
[0020]图中标记为：
[0021]1、膜电极；2、双极板；3、端板；4、顶紧螺栓；5、封装壳体；6、防松结构；61、活塞；62、基座；63、固液相变材料；7、拉杆；8、压板。
具体实施方式
[0022]如图1所示，燃料电池电堆由多层双极板2和膜电极1交替堆叠，形成类似“三明治”结构的重复单元，在多层重复堆叠后，最终根据电堆设计要求，堆叠至几十到几百个重复单元。双极板2和膜电极1重复堆叠几十或者几百层后，电堆需要一个压紧过程，压紧过程所设置的压紧力称为电堆的组装力。如图1所示，电堆的组装力由位于端板3外侧的支撑结构提供，在图1所示的燃料电池电堆中，支撑结构包括封装壳体5和设置于封装壳体5的顶紧螺栓4，顶紧螺栓4与端板3之间具有沿电堆堆叠方向的相互作用力，从而将多层重复堆叠的双极板2和膜电极1压紧。
[0023]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0024]参见图2，本申请实施例一提供了一种燃料电池电堆，包括端板3和位于端板3外侧的外围结构件，端板3和此外围结构件之间具有沿电堆堆叠方向的相互作用力以提供电堆组装力，即，此外围结构件是端板3外侧的支撑结构的组成部分，本实施例中，此外围结构件为顶紧螺栓4，顶紧螺栓4和端板3之间设置有防松结构6，端板3和顶紧螺栓4之间的相互作用力经由防松结构6传递，且防松结构6在预设低温区间内满足热缩冷胀条件，以减小电堆组装力在预设低温区间内随温度下降而发生的力值下降幅度。防松结构6在预设低温区间内满足热缩冷胀条件是指，防松结构6在此预设低温区间内具有热缩冷胀特性，即随着温度降低而体积膨胀，随着温度上升而体积减小。防松结构6的该特性能够减小电堆组装力在上述预设低温区间内随温度下降而发生的力值下降幅度，即，与未设置防松结构6的传统的燃
料电池电堆相比，设置了防松结构6的燃料电池电堆在上述预设低温区间内因温度下降而发生的组装力下降值更小，需要说明的是，对于传统的燃料电池电堆而言，随着电堆环境温度的下降，电堆的组装力减小，即组装力下降值为正数，前述“组装力下降值更小”既可以是组装力下降值为更小的正数的情况，也可以是组装力下降值为负数的情况，在后一情况中，随着电堆环境温度的下降，电堆的组装力反而增大。“预设低温区间”是根据电堆设计需要选定的温度区间，例如，针对传统燃料电池电堆经常在
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25℃的环境温度下发生泄漏故障的情况，可以将预设低温区间设置为
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25.5℃～
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24.5℃。在选择防松结构6的材料时，应将待选材料在前述预设低温区间的特性作为考查对象，即考查待选材料在此预设低温区间是否满足热缩冷胀条件。
[0025]具体地，端板3外侧的支撑结构除了图2所示的形式以外，还可以设置为其他形式，例如，在图3所示的实施例二中，端板3外侧的支撑结构包括封装壳体5，但省去了顶紧螺栓4，因此在本实施例中，外围结构件是封装壳体5，防松结构6设置在封装壳体5的内壁与端板3之间。再例如，在图7所示的实施例四中，端板3外侧的支撑结构包括拉杆7和压板8，外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池电堆，包括端板和位于所述端板外侧的外围结构件，所述端板和所述外围结构件之间具有沿电堆堆叠方向的相互作用力以提供电堆组装力，其特征在于，所述外围结构件和所述端板之间设置有防松结构，所述端板和所述外围结构件之间的相互作用力的至少一部分经由所述防松结构传递，且所述防松结构在预设低温区间内满足热缩冷胀条件，以减小电堆组装力在所述预设低温区间内随温度下降而发生的力值下降幅度。2.根据权利要求1所述的燃料电池电堆，其特征在于，所述防松结构包括固体件，所述固体件的材料为负热...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨曦，刘丽芳，周嘉珣，顾欣，侯中军，
申请(专利权)人：上海捷氢科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：