[发明专利]用于燃料电池堆的电池电压监控连接器系统

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池堆中使用的用于形成至燃料电池堆内的多个单独电池的电连接的电连接器系统。

背景技术

传统的电化学燃料电池将燃料和氧化剂转换成电能和热能以及反应产物。典型的燃料电池包括夹在阳极流场板与阴极流场板之间的膜电极组件(MEA)。气体扩散层可以设置在每一个流场板与MEA之间。垫片可以用于分离各个层并提供需要的密封件。流场板典型地包括在板的与MEA相邻的表面上延伸的一个或多个通道，以用于将液体燃料或氧化剂运送到MEA的活性表面。

在传统的燃料电池堆中，多个电池堆叠在一起，使得一个电池的阳极流场板相邻于该电池堆中的下一个电池的阴极流场板，以此类推。在一些结构中使用双极流动板，使得单个流场板在板的两侧均具有流体流动通道。双极板的一侧用作第一电池的阳极流动板，流动板的另一侧用作相邻电池的阴极流动板。可以通过构造成电池堆中的第一流动板和最后流动板的电连接从电池堆提取电力。典型的电池堆可以包括数十个乃至数百个电池。本发明涉及这些各种燃料电池堆结构中的所有燃料电池堆结构。

在许多燃料电池堆中，重要的是能够监控电池堆中的各个电池的电压。因此，必须提供到电池堆中的许多流动板(通常是所有流动板)的电连接。传统地，这已经通过将电连接器接片设置到电池堆中的至少一些流动板而获得。这些电池电压监控接片从流动板的边缘从电池堆横向向外延伸，从而沿着电池堆的端面形成接片阵列，使得各个的电连接器可以连接到每一个接片。图1中显示了从每一个流动板延伸的电池电压监控接片的一种布置。

图1中的燃料电池堆1具有多个实际上平行的电池2，每一个电池都具有阳极流动板，所述阳极流动板具有从燃料电池堆的表面4向外延伸的相应接片3。为了减小接片的堆积密度(即，为了增加相邻接片的间隔)或者为了将另外的连接点设置到电池堆中的相同或不同的板，接片3可以形成为两排5、6(或者更多排)。

这些公头接片3通常可以和标准的母头电连接器一起使用，例如本领域众所周知的刀片式插座。对于每一个接片3使用单独的刀片式插座可用于制造小电池堆和小体积电池，但是考虑到连接单独插座的高劳动量，对于电池的批量生产是不理想的。

理想的是使用多路或多极连接器同时连接到许多接片。行业标准连接器具有例如基于0.1英寸或2mm或者其分数或多倍的尺寸的预定闲距(pitch)。在连接到燃料电池堆的接片中，一个潜在的问题是燃料电池的间距(或闲距)由上述的各种分层部件的压缩尺寸来确定，并且这可能会不匹配标准连接器闲距。另一个问题是标准连接器对于每一个端子具有定位精度，例如±0.2mm，而该精度水平不适于许多燃料电池设计中的接片间距的变化。

因此，多路插座连接器(即，同时与许多接片接合的一个连接器)可能难以应用于燃料电池堆中。

发明内容

本发明的一个目的是克服或减轻这些问题中的一些问题或所有问题。

根据一个方面，本发明提供一种燃料电池堆，所述燃料电池堆包括多个层和从电池堆的至少一个表面向外延伸的多个导电连接接片，导电连接接片每一个都形成为柔性密封垫片的横向延伸自由部分，垫片的其它部分被设置成提供燃料电池堆的至少两层之间的密封接合。

每一个所述垫片可以包括横向相邻于流场板设置的歧管垫片。每一个所述垫片可以设置在燃料电池的膜电极组件与电极板之间。每一个所述垫片可以设置在阴极电极与阳极电极之间。每一个垫片的第一部分可以电绝缘，而垫片的与相邻电极接触的第二部分可以导电并与导电连接接片电接触。连接接片可以与垫片的其余部分一体形成。垫片可以由给大部分垫片材料提供导电性的材料形成。垫片的包括连接接片的至少一部分可以具有形成在至少一个表面上的导电层。连接接片可以具有在10欧姆至1000欧姆的范围内的电阻。每一个连接接片可以从燃料电池堆的侧面向外延伸，以便沿着侧面形成至少一排连接接片。燃料电池堆可以包括接片导向件，所述接片导向件包括多个通道，每一个通道具有容纳在该通道中的相应的一个连接接片，通道被构造成使连接接片从连接接片的近端处的第一间距成扇形变化到连接接片的远端处的第二间距。燃料电池堆可以包括在远端处连接到接片导向件中的连接接片的电连接器组件。燃料电池堆可以包括连接到所述一排连接接片的电连接器组件。连接接片中的选定的接片可以具有不同于所述连接接片中的其它接片的电阻。

附图说明

以下将以示例的方式并参照附图说明本发明的实施例，在附图中：

图1是燃料电池堆的立体图，上述燃料电池堆的侧面具有从每一个电池的侧面延伸出来的电池电压监控电连接接片的阵列；