[发明专利]一种燃料电池电堆、燃料电池系统以及车辆

说明书

本发明公开了一种燃料电池电堆、燃料电池系统以及车辆，优化了燃料电池电堆的堆芯性能。该燃料电池电堆包括端板组件和紧固组件，端板组件包括分布于所述燃料电池电堆的两端的至少两个端板；所述端板的中部的宽度小于所述端板的两个端部的宽度；紧固组件包括至少三个紧固单元，所述至少三个紧固单元的两端均连接于所述端板组件，且分布于所述端板的所述中部和所述端部；连接于所述中部的所述紧固单元的厚度大于连接于所述端部的所述紧固单元的厚度，通过端板组件的端板形状设计为与异形的双极板形状相匹配，通过不同紧固方案在电堆的中部和端板提供不同大小的紧固力，有效提高燃料电池电堆的功率体积比、尽可能地均衡了反应区的受力情况。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池电堆、燃料电池系统以及车辆。

背景技术

质子交换膜燃料电池(proton exchangemembrane fuel cell,PEMFC)是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的发电装置，其具有工作温度低、启动快、比功率高、结构简单和操作方便等优点，因此燃料电池被广泛地应用于汽车行业、能源发电、船舶工业、航空航天、家用电源等行业。

但是现有技术中的燃料电池电堆存在功率体积比被降低、且堆芯的性能与设计性能存在一定偏差的技术问题，限制了燃料电池的发展。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种燃料电池电堆、燃料电池系统以及车辆，在保证燃料电池电堆的堆芯性能，同时有效提高了燃料电池电堆的功率体积比。

实现本发明技术目的的技术方案为，一种燃料电池电堆，包括，

端板组件，包括至少两个端板，所述至少两个端板分布于所述燃料电池电堆的两端；所述端板的中部的宽度小于所述端板的两个端部的宽度；

紧固组件，包括至少三个紧固单元，所述至少三个紧固单元的两端均连接于所述端板组件，且分布于所述端板的所述中部和所述端部；连接于所述中部的所述紧固单元的厚度大于连接于所述端部的所述紧固单元的厚度。

在某些实施例中，所述紧固组件包括至少六个紧固单元，所述至少六个紧固单元分布在所述燃料电池电堆的至少两个相对的侧面上；所述至少两个端板分别为进气端板和盲端端板组件，所述紧固单元的两端分别连接于所述进气端板和所述盲端端板组件。

在某些实施例中，所述紧固单元包括紧固件；或者所述紧固单元包括紧固件和绝缘支撑件，所述绝缘支撑件设置在所述燃料电池电堆的堆芯与所述紧固件之间；

所述紧固件为拉杆和/或钢带，所述紧固件的两端分别连接于所述进气端板和所述盲端端板组件。

在某些实施例中，连接于所述中部的所述紧固件为拉杆，所述拉杆的数量为至少4个；连接于所述端部的所述紧固件为钢带。

在某些实施例中，位于所述端板组件同一个侧面的所述拉杆的外侧面和所述钢带的外侧面共面。

在某些实施例中，所述端板的两个端部均连接有所述紧固单元，且连接于所述端部的至少一个所述紧固单元包括紧固件和绝缘支撑件，所述绝缘支撑件具有延伸至所述燃料电池电堆的堆芯的相邻的短边或长边的折弯部，用于对所述堆芯进行限位。

在某些实施例中，所述端部的长边和短边均设置有所述紧固单元；

连接于所述端部的长边的紧固单元包括紧固件和绝缘支撑件；连接于所述端部的短边的紧固单元包括紧固件。

在某些实施例中，所述紧固件和/或所述绝缘支撑件上设置有限位结构，所述紧固件和所述绝缘支撑件通过所述限位结构定位；和/或，所述绝缘支撑件具有沉槽，所述紧固件与所述沉槽过盈配合。