[实用新型]一种燃料电池电堆

说明书

本申请提供了一种燃料电池电堆，所述的燃料电池电堆包括前端板、后端板、设于前端板和后端板之间的一组或多组单体燃料电池，所述的单体燃料电池包括阴极双极板、阳极双极板、设于阴极双极板和阳极双极板之间的膜电极。本申请的燃料电池电堆，通过对双极板流场设计、端板结构以及管接头的设计，实现流量分配均匀性的要求，从而提升燃料电池的性能特性。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，特别是一种燃料电池电堆。

背景技术

质子交换膜燃料电池是一种新型电源，其利用氢气、氧气作为反应物，产生电、热、水。由于不受卡诺循环的限制，且反应排放物为水，质子交换膜燃料电池具有能量转化效率高、环境友好等特点。

质子交换膜燃料电池由多个单体燃料电池层叠而成。其中单体燃料电池包括阳极双极板、阴极双极板以及夹在两双极板之间的膜电极构成，膜电极包括阳极催化剂、质子交换膜以及阴极催化剂，通常膜电极与阳极双极板以及膜电极与阴极双极板之间还设置有气体扩散层，使反应气体尽可能均匀地扩散在膜电极两侧。

授权公布号为CN106711472A的中国发明专利中公布了一种双极板结构，通过设计燃料流道的入口截面积大于出口截面积，从而增加燃料腔内的气体浓度均匀性，从而提高膜电极催化剂的利用率。

授权公布号为CN105762367B的中国发明专利中公布了一种双极板蛇形流道，通过对蛇形流道的优化设计促进电极轴向传质，提高燃料电池性能。

现阶段对燃料电池流道的优化设计主要是针对双极板流道结构的改进，很少涉及燃料电池电堆整体的流道分布优化。

发明内容

本申请要解决的技术问题是提供一种燃料电池电堆。

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种燃料电池电堆，所述的燃料电池电堆包括前端板、后端板、设于前端板和后端板之间的一组或多组单体燃料电池，所述的单体燃料电池包括阴极双极板、阳极双极板、设于阴极双极板和阳极双极板之间的膜电极，

所述的阴极双极板的与膜电极相对的表面设置有空气流场，在空气流场背面设有冷却水流场，所述的阳极双极板的与膜电极相对的表面设置有氢气流场，所述的阴极双极板、阳极双极板及膜电极的上端均设置有与空气流场相连通的空气共享通道的进口、与氢气流场相连通的氢气共享通道的进口、与冷却水流场相连通的冷却液共享通道的出口，所述的阴极双极板、阳极双极板及膜电极的下端设置有与空气流场相连通的空气共享通道的出口、与氢气流场相连通的氢气共享通道的出口、与冷却水流场相连通的冷却液共享通道的进口，所述的空气流场包括两个或多个空气子流场，每个所述的空气子流场的上端对应一个空气共享通道的进口，每个所述的空气子流场的下端对应一个空气共享通道的出口。

优选地，所述的空气流场和氢气流场为渐变流道，从流场的入口至出口台阶式渐变或平滑式渐变。

优选地，所述的空气子流场与所述的氢气流场为蛇形流道。

优选地，所述的阴极双极板与所述的膜电极之间设置有一圈空气侧的密封圈，所述的阳极双极板与所述的膜电极之间设置有一圈氢气侧的密封圈，所述的燃料电池电堆还包括多个固定螺杆，固定螺杆穿过所述的前端板和后端板将所述的单体燃料电池固定在前端板和后端板之间，所述的密封圈边缘外形成多个半包围区，所述的固定螺杆穿过该半包围区，所述的密封圈对经过该半包围区的固定螺杆形成至少180度的半包围。

优选地，所述的阴极双极板、阳极双极板及膜电极四边均设置有固定螺杆穿孔，至少一部分所述的固定螺杆穿过所述的固定螺杆穿孔。

优选地，所述的固定螺杆的一端部套设有一弹簧，所述的弹簧的一端作用于固定螺杆的端部，另一端作用于前端板或后端板。

优选地，所述的阴极双极板、阳极双极板及膜电极的四个顶角上均设置有用于安装和定位的定位孔。