[发明专利]一种燃料电池电堆模块流体分配结构

说明书

本发明提供一种燃料电池电堆模块流体分配结构，是将依次设置的电堆端板、封装壳体壁以及用于集成氢气通道、冷却液通道和空气通道后再转换实现按需分配的分配歧管密封连接固定而成，其特征在于，分配歧管主要由本体、设置于本体一侧的转换部和另一侧的连接部构成，其中，转换部具有彼此相互隔离的腔室，分别为与电堆模块氢气通道、冷却液通道以及空气通道相连通的各腔室；连接部是突出于本体一侧端面的连接区域，其上具有与电堆端板和封装壳体壁上的氢气通道、冷却液通道和空气通道相对应的接入口，相应地，氢气接入口与氢气腔室相连通，冷却液接入口与冷却液腔室相连通，空气接入口与空气腔室相连通。本发明具有零件数量少功能集成多等优点。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，涉及IPC分类号H01M，用于直接转变化学能为电能的方法或装置，例如电池组(一般电化学的方法或装置入C25；用于转变光或热为电能的半导体或其他固态器件入H01L，例如H01L31/00，H01L35/00，H01L37/00)(2)；H01M8/00，燃料电池；及其制造(2)；具体而言，涉及一种燃料电池电堆模块流体分配结构。

背景技术

由于质子交换膜燃料电池具有可在室温下快速启动、无电解液流失、水易排出、寿命长、比功率与比能量高等突出特点，适合于作为车辆、船舶等运载工具的动力系统，同时也可以用作移动式或固定式的发电单元使用，如作为燃料电池发动机、通讯领域的备用电源或变电站的应急发电机等。但是，作为乘用车的主要驱动能量产生装置，燃料电池发动机往往需要具备较高的功率密度。也就是必然要求具备大功率输出的燃料电池电堆(燃料电池模块)，同时其拥有较小的体积或质量。这对于当前燃料电池电堆模块的设计与制造提出了较高的要求，必须使所有的零部件的体积最小化，功能多样化，连接结构紧凑化。

由于燃料电池电堆模块使用氢气和空气作为反应介质通过电化学反应发电，反应的热量通过冷却液带走后经散热器与环境进行热量交换，所以它配备有氢气供给系统、空气供给系统和水热管理系统。通常这些系统为电堆模块提供反应介质和冷却液是经过结构相对独立的管路或分体结构实现的，还需要做好密封和绝缘防护，同时增加了加工工序和成本，自然还存在更大的泄漏风险，必然导致这部分占用较大的体积。例如，作为现有技术较为典型的代表，中国实用新型专利，申请号为201820903203.5，燃料电池堆装置中公开了一种电池堆结构，其分配结构划分为与氢气、空气和冷却液分配连接结构，从实用新型文件中的图7中可见，分配连接结构先与端架固定，通过中间连接部件再实现与燃料电池单元固定连接，不难发现，从总体上看，零部件的种类很多，彼此之间的密封面也很多，泄露隐患大。同时氢气、空气和冷却液接口的方向不能调整，只能够垂直于端架，占用空间大，对于发动机零部件布局适配性不好。

可见，有必要提供一种具备一定功能性的集成分配结构用以解决彼此之间的连接问题，实现结构紧凑，绝缘密封性好。目前现有的集成分配结构基本都存在较为复杂的装配或多体连接问题，不利于批量化制造与装配。另外，中间连接环节比较多(零件多)，特别是没有能够将集成分配结构的功能最大化，而且由于系统的需要在每一个介质流通管路上分别设置温度、压力和湿度等检测接口，很难做到统一规划高效利用空间，因此整体上就使得燃料电池系统外包络空间很大，对于整车集成不利。毋庸置疑的是，只有实现上述功能且高度集成于最少的零件之上的分配连接结构，才能有效提高体积功率密度，这也是燃料电池发动机的发展趋势。

发明内容

根据上述提出现有的燃料电池中的各管路或分体结构难以实现高度集成且密封和绝缘防护性不佳的技术问题，而提供一种燃料电池电堆模块流体分配结构。本发明主要通过设置具有转换部的分配歧管，实现各管路合理汇集和分配转换，以及通过分配歧管的连接部与端板和封装壳体的连接方式，实现密封和绝缘防护的效果。

本发明采用的技术手段如下：

一种燃料电池电堆模块流体分配结构，是将依次设置的电堆端板、封装壳体壁以及用于集成氢气通道、冷却液通道和空气通道后再转换实现按需分配的分配歧管密封连接固定而成，其特征在于，