[发明专利]燃料电池堆壳体

说明书

燃料电池堆壳体(1)，包括至少一底部部分(13)以及第一侧壁和第二侧壁(11；12)，第一和第二侧壁被底部部分(13)隔开，其中壳体(1)还适于容纳燃料电池堆(2)，包括至少一个紧固元件(3)，紧固元件(3)与第一和第二侧壁(11；12)接合，其中至少壳体(1)的第一侧壁(11)具有平面部分(11‑1)和拱形部分(11‑2)，其中拱形部分在第二侧壁(12)的方向延伸，和其中拱形部分(11‑2；12‑2)和底部部分(13)之间的最大可能距离限定了燃料电池堆壳体(1)的内部高度，其中燃料电池堆壳体(1)的内部高度(h_i)是可调整的，燃料电池堆组件(100)包括装入壳体(1)中的燃料电池堆(2)。

说明书

本发明涉及一种根据专利权利要求1的前序的燃料电池堆壳体。

燃料电池允许含氢的燃料气体和含氧的反应气体(如空气)相互电化学反应，从而产生电能。燃料电池基本上是由一块膜构成，该膜选择性地传输氢离子，并夹在两个电极之间，即阳极和阴极之间。膜和电极的组装通常称为膜电极组件(MEA)。燃料电池堆通常包括多个叠层膜电极组件，这些组件被双极板隔开。

双极板是导电分离器，用于机械夹紧MEA和在相邻的MEA之间建立串联电气连接。每个双极板包括多个气体流动通道，用于向相应的电极提供燃料气体和反应气体，并进一步适于带走产生的水或多余的气体。在一个结构体中MEA被夹在双极板之间，这样的结构体被称为单元燃料电池。

在燃料电池堆(stack)的两端，双极板形成端板，双极板将燃料电池堆夹紧。为了保持叠层结构和防止单元燃料电池之间的泄漏，优选地向燃料电池堆施加均匀的压缩力，该压缩力适于将单元燃料电池压在一起。为了保持压缩，提供诸如金属带或螺栓之类的紧固件，或者燃料电池堆被安置在壳体中。而带和壳体包围着燃料电池堆，螺栓与端板相互作用并将单元燃料电池保持在适当的位置。

已知的组件的缺点是多方面的。如果燃料电池堆用螺栓紧固，端板上具有螺栓孔并需要提供足够的力来保持压力。从而导致了作用在燃料电池堆的局部变化的压力，这种力可能会损害燃料电池堆。对于金属带也一样，它们也不适合用于在燃料电池堆中提供同类(homogenous)的压力。

为了避免螺栓孔或金属带的不利方面，也有人提出使用容纳燃料电池堆的壳体。然而，这种方法导致了另一个问题，就是所提出的壳体只有一个尺寸。然而，由于单元燃料电池的叠层结构，因此燃料电池堆具有不同的尺寸。因此，施加在均一尺寸壳体中的燃料电池堆上的压力也是不同的。这甚至可能导致燃料电池堆出现泄漏(压力不足)或燃料电池堆损坏(过大的压力)的情况。

因此，本发明的目的是提供一种用于容纳燃料电池堆的壳体，其在燃料电池堆中提供均匀分布的压力，而不损坏燃料电池堆中的某些部分。

这个问题是通过根据专利权利要求1的燃料电池堆壳体和根据专利权利要求10的燃料电池堆组件来解决。

下文公开了一种燃料电池堆壳体，包括至少一底部部分以及一第一侧壁和第二侧壁，第一侧壁和第二侧壁被底部部分隔开。壳体还适于装入燃料电池堆，包括至少一个紧固元件，紧固元件与第一侧壁和第二侧壁接合。此外，至少壳体的第一侧壁具有平面(flat)部分和拱形部分，其中拱形部分在第二侧壁的方向延伸。由此，拱形部分和底部部分之间的最大可能距离限定了燃料电池堆壳体的内部高度。为了提供对燃料电池堆的容纳，该容纳保持对燃料电池堆进行均匀适当的加压，即使燃料电池的总体尺寸由于由多个单元燃料电池组成而变化，内部高度是可调整的。高度调整允许容纳这些燃料电池，并可以适应燃料电池堆的不同尺寸。因此，燃料电池堆可以容纳在壳体中而不会因压力的增加而损坏或不会因压力不足而导致单元燃料电池之间的密封性下降。

优选地，高度调整由至少一个紧固元件的收紧程度所控制。因此，壳体可作为标准壳体进行预制造，可适用于单个(individual)燃料电池堆。在确定所需高度后，不需要对壳体进行单独制造。