[发明专利]燃料电池组

说明书

本申请公开了一种燃料电池组，包括多个单电池层，每个所述单电池层均包括膜电极组件和双极板，所述膜电极组件和所述双极板彼此交替堆叠并固定，所述膜电极组件和所述双极板均包括冷却液入口、冷却液出口和冷却流场，所述冷却液入口和所述冷却液出口分别位于两端并由所述冷却流场相连通；水套组件，包括进水套和/或出水套，所述进水套和所述出水套分别插入所述多个单电池层中的冷却液入口和冷却液出口中，以形成进水管道和出水管道，冷却液从所述进水管道分别流经所述多个单电池层中的每个膜电极组件和双极板的冷却流场至所述出水管道。该装置减少了金属双极板因与冷却液接触导致腐蚀而使燃料电池失效的情况。

技术领域

本申请主要涉及燃料电池领域，尤其涉及一种燃料电池组。

背景技术

质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell，英文简称 PEMFC)是一种燃料电池，在原理上相当于水电解的“逆”装置。其单电池由阳极a1、阴极a2和质子交换膜a3组成，阳极a1为氢燃料发生氧化的场所，阴极a2为氧化剂还原的场所，两极都含有加速电极电化学反应的催化剂a4，质子交换膜a3作为电解质。由于质子交换膜a3只能传导质子，因此氢离子(即质子)可直接穿过质子交换膜到达阴极，而电子只能通过外电路才能到达阴极。当电子通过外电路流向阴极时就产生了直流电。

电堆由多个单体电池以串联方式层叠组合而成。将双极板与膜电极组件 (MEA)交替叠合，各单体之间嵌入密封件，经前、后端板压紧后用螺杆紧固拴牢，即构成质子交换膜燃料电池电堆，如附图1所示。叠合压紧时应确保气体主通道对正以便氢气和氧气能顺利通达每一单电池。电堆工作时，氢气和氧气分别由进口引入，经电堆气体主通道分配至各单电池的双极板，经双极板导流均匀分配至电极，通过电极支撑体与催化剂接触进行电化学反应。由于在反应中存在热量产生，在装置的双极板和膜电极组件中均需要设置冷却回路。冷却液同样由冷却液进口引入，经电堆冷却回路分配至各单电池的双极板和膜电极组件，再由冷却液出口导出。

随着对燃料电池电堆功率体积密度的要求越来越高，越来越多的厂商开始使用金属双极板，来提升电堆的体积功率密度。但是因为燃料电池内部复杂的电化学反应条件，加上金属本身的易腐蚀性，金属双极板燃料电池也面临寿命不足的问题。尤其在冷却液进口和出口处的金属双极板，接触的冷却液(包括电化学反应生成的水)量多也不间断的流过，金属的表面改性技术和涂层技术无法抵御复杂的电化学反应。而金属双极板一旦被腐蚀，金属离子进入到冷却液中，冷却流道中的腐蚀电流会增加，进一步加速了双极板的腐蚀。最终造成燃料电池失效。

并且燃料电池装配过程中，需要将双极板和膜电极组件一片一片叠加。通常一个燃料电池电堆由上百片双极板和膜电极组件叠加而成，层叠式总成容易引起误差积累。如当从下至上不断累加的过程中，容易出现左右、前后对不整齐的情况，影响燃料电池的一致性和可靠性。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种燃料电池组，包括多个单电池层，每个所述单电池层均包括膜电极组件和双极板，所述膜电极组件和所述双极板彼此交替堆叠并固定，所述膜电极组件和所述双极板均包括冷却液入口冷却液入口、冷却液出口和冷却流场，所述冷却液入口冷却液入口和所述冷却液出口分别位于所述单电池层的两端并由所述冷却流场相连通；水套组件，包括进水套和出水套，所述进水套和所述出水套分别插入所述多个单电池层中的每个膜电极组件和双极板的冷却液入口冷却液入口和冷却液出口中，以形成进水管道和出水管道，冷却液从所述进水管道分别流经所述多个单电池层中的每个膜电极组件和双极板的冷却流场至所述出水管道。

根据本申请的一个实施方式，其中，所述进水套和所述出水套均包括正面板、背面板和侧面板，且所述正面板、所述背面板和所述侧面板彼此固定形成“]”形截面，所述“]”形截面的开口与所述冷却流场连通。

根据本申请的一个实施方式，其中，所述进水套和所述出水套均具有一个或多个定位凸条。