[发明专利]燃料电池堆

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃料电池，并且更具体地说，涉及一种具有改进的固定结构的燃料电池堆。

背景技术

燃料电池从燃料的氧化反应和氧化剂气体的还原反应中产生电能。根据所使用的燃料的类型，燃料电池在广义上可以分为聚合物电解质膜燃料电池和直接氧化膜燃料电池。

聚合物电解质膜燃料电池接收从液体或气体燃料中重整的重整气体和诸如空气的氧化剂气体。聚合物电解质膜燃料电池从重整气体的氧化反应和氧化剂气体的还原反应中产生电能。与直接氧化膜燃料电池相比，聚合物电解质膜燃料电池具有较好的输出特性，并且可以在相对较低的温度下工作。另外，聚合物电解质膜燃料电池具有快速的启动和响应特性。因此，聚合物电解质膜燃料电池被广泛地调查以用作车辆的电源、建筑物的可分配电源和电子设备的小型电源。

直接氧化燃料电池接收液体燃料和氧化剂气体(例如空气)，并通过燃料的氧化反应和氧化剂气体的还原反应产生电能。直接氧化燃料电池包括发电机，其作为产生电能的主要单元。所述发电机包括膜电极组件(MEA)、布置在所述MEA的横向侧面的隔板和形成在所述MEA的边缘部分从而密封一对MEA之间的空间的衬垫。另外，多个发生器连续地排列以形成堆。

燃料电池堆的每个发电机具有通常为矩形的平面形状。所述燃料电池堆可能具有与所述发电机啮合的紧固件，并且所述紧固件通常位于所述矩形平面形状的每个拐角。

为了充分地发挥功能，由于所述水平长度远大于垂直长度，传统的燃料电池堆在拐角处需要由所述紧固件给予的很大的张力。然而，即使利用多个紧固件，只在拐角处提供张力可能是不足的，并且相应地，所述燃料电池堆的电力输出可能恶化。

在该背景部分公开的上述信息只用于增强对该发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通人员所公知的现有技术的信息。

发明内容

根据一个示例性实施例，燃料电池堆具有发电机，所述发电机包括至少一个在一对具有一定长度和一定宽度的对立端板之间的单元电池，其中所述端板的长度与所述端板的宽度的纵横比在大约1至大约4之间。中心紧固件通过所述端板的大致中心区域穿透所述发电机，并且多个边缘紧固件通过所述端板的大致外围区域穿透所述发电机。所述中心紧固件和所述多个边缘紧固件适于一起挤压所述端板。

在螺栓被用作紧固件的情况下，中心紧固件扭矩与边缘紧固件扭矩的扭矩比可以在大约1.5至5之间。在本发明一个示例性实施例中，所述中心紧固件和所述多个边缘紧固件各自包括用于穿透所述发电机的螺栓和用于将所述螺栓固定在所述发电机的螺母。中心紧固件的直径可以大于边缘紧固件的直径。

附图说明

图1是根据本发明示例性实施例的燃料电池堆的分解透视图。

图2是图1的隔板的透视图。

图3是图2的隔板的顶视图。

图4是示出图1的堆的纵横比与扭矩啮合力之间的相互关系的图。

图5示出了在燃料电池堆的纵横比大约为3时，紧固件啮合力的测试结果。

具体实施方式

在下文中，将参见示出本发明示例性实施例的附图更完整地描述本发明的实施例。如本领域技术人员将意识到的，可以以各种方式修改所描述的实施例，而不脱离本发明的精神或保护范围。

如图1所示，根据本发明示例性实施例的燃料电池堆100包括：发电机110，其接收燃料和氧化剂气体，并从燃料的氧化反应和氧化剂气体的还原反应中产生电能。在这种情况下，诸如甲醇或乙醇的含酒精燃料可以用作燃料，空气可以用作氧化剂气体。然而，燃料和氧化剂气体并不局限于在这里特别描述的，并且本领域普通技术人员将认知到可以使用其它燃料和氧化剂气体。发电机110发电，并且也被称为单元电池。燃料电池堆100为包括顺序排列的发电机110的组件。另外，燃料电池堆110进一步包括夹住发电机组件的端板150和至少一个使发电机110和端板150啮合在一起的紧固件160。

每个发电机110包括膜电极组件(MEA)130和分别设置在MEA 130的两侧的第一隔板120和第二隔板140。MEA 130具有附在聚合物电解质膜的各侧的阴极和阳极。阳极进行燃料的氧化反应，并将燃料分为电子和质子。另外，聚合物电解质膜将质子移动到阴极，并进行质子与氧化剂气体的还原反应。

在一个示例性实施例中，第一隔板120和第二隔板140为平板。第一隔板120可以为阴极隔离板，其具有面向MEA 130阴极的通道。第二隔板140可以为阳极隔离板，其具有面向MEA 130阳极的通道。第一隔板120和第二隔板140具有大致相同的形状和结构，因此将只描述第二隔板140。