[发明专利]一种适用于车用的燃料电池电堆

说明书

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，尤其涉及车用质子交换膜燃料电池电堆。

背景技术

燃料电池通常是将多节单池压紧组装成电堆，单池之间通过胶线密封。在实际应用中，受电堆部件加工水平、组装力衰减以及密封材料自身的阻气性能的影响，电堆无法保证完全密封，尤其是无法保证燃料气氢气的完全密封。因此，燃料电池在车用时，在电堆本体与电堆封装之间的空间内存在电堆外漏氢气的累积。如果氢气浓度达到或超过4%，则有爆炸危险，严重威胁人身安全。因此，必须对电堆外漏的氢气进行处理。

目前常用的方式主要有两种。一种是在电堆封装面上嵌入一个小型的防爆风扇，将电堆封装内的氢气排出。风扇电源来自电堆或整车系统。其缺点是：1）增加了系统部件，进而降低了系统可靠性（风扇可能发生故障，进而导致排氢失效造成安全隐患）；2）同时也增加了成本；3）需要电堆与封装间空间的完美设计，保证引入气体的流动不留死角、不出现短路、能够完全排出封装，实际效果难以保证；4）空气腔带出的湿气冷凝成液滴在电堆封装下部积累，对电堆绝缘产生威胁。另一种方法是从电堆的空气供应管路分流出一部分空气，对封装内部的氢气进行吹扫和稀释，其缺点是：1）消耗了一部分空气，造成空气利用率的降低；2）引入的通常是较高温度的空气，会提升电堆温度，增加整车散热负荷；3）需要电堆与封装间空间的完美设计，保证引入气体的流动不留死角、不出现短路、能够完全排出封装，实际效果难以保证；4）引气管占用了汽车空间，气管与封装间的接口增加了封装难度；5）空气腔带出的湿气冷凝成液滴在电堆封装下部积累，对电堆绝缘产生威胁。

中国专利CN101853949A公开了一种风散热的车用燃料电池：这种燃料电池电堆外封装的外表面带有散热片，外封装内表面贴有导热橡胶。它的缺点是：散热片增大了电堆体积，增加了系统的复杂性，实际车用的可能性很小。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出以下技术方案：一种适用于车用的燃料电池电堆，包括壳体内封装的燃料电池，它的特点是：在壳体上最高点处设有开口ⅰ，在该开口ⅰ上布有防水透气膜；在壳体的最低点处设有开口ⅱ，在该开口ⅱ上布有透水膜。

采取了上述技术方案的适用于车用的燃料电池电堆，实现的有益效果是：可以高效排出封装内部的外漏氢气和液态水，保证安全；不需对电堆与封装之间进行复杂的气体流道设计，方便、低成本，提高了系统可靠性；不需额外增加系统部件、不额外占据空间、不额外消耗反应气体。

附图说明

图1为本发明一种适用于车用的燃料电池电堆结构示意图

图中：1.壳体；2.燃料电池；3.防水透气膜；4.透水膜

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步具体详细说明：

用于车用的燃料电池电堆，包括有封装的燃料电池2的壳体1上存在一个最高点和一个最低点，在这两点处开孔。最高点的孔上布有防水透气膜3，因为氢气密度最小，总是上升到最高点，这样可以把电堆外漏的氢气排出壳体1外。同时为了防止外界的水滴进入壳体1影响电堆绝缘，在最低点的孔处布有透水膜4，壳体1内部的冷凝液滴可以透过透水膜4，流到壳体1外而不产生累积。

本例中，壳体1的外部尺寸600mm×600mm×600mm的车用燃料电池电堆，壳体1的上部有2mm×10mm×600mm的凸起，均布有10片Φ8mm的防水透气膜；而壳体的下部有2mm×10mm×60mm的凹陷，均布有3片Φ8mm的透水膜。