[发明专利]燃料电池组

说明书

本申请是基于国际申请PCT/JP2003/016020的申请日为2003年12月15日、申请号为200380110079.3、发明创造名称为“燃料电池组”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明一般地涉及燃料电池组(燃料电池堆，fuel cell stack)。更具体地，本发明涉及这样一种燃料电池组，其中用于向燃料电池组赋予紧固负荷的方法得到改进。

背景技术

在层叠燃料电池时，为了降低电极接触阻力并密封气和水，燃料电池组的紧固负荷需要在一个组的电极部的整个横截面范围内均匀。此外，紧固负荷不可过大地变动。

例如，即使燃料电池表面因为分隔件(隔板)的厚度变化而倾斜，其中该变化可能是由于分隔件的制造而产生的，燃料电池组的紧固负荷也必须在整个燃料电池表面的范围内均匀。此外，燃料电池的温度会在工作停止时的环境温度(例如20℃)和工作期间的冷却水温度(约80℃)之间反复地变化，所以燃料电池组的紧固负荷也会因为燃料电池的温度变化而变化。此外，燃料电池组的紧固负荷也会因为电解质薄膜和电极在经过长期使用后的蠕变而变化。然而，这种负荷变化因素必须被吸收并且燃料电池组的紧固负荷不可过大地变动。

日本特开平8-115737公开了一种燃料电池组的紧固结构，其中，为了均匀地紧固燃料电池组，在位于燃料电池组的第一端的第一尺寸的第一刚性紧固板和位于该燃料电池组的第一端的比第一尺寸小的第二尺寸的第二刚性紧固板之间的中央位置，设置有一单个一体地弹性部件，并且在第二紧固板的四个角处，位于燃料电池组的第一端的第二紧固板和位于燃料电池组的相对的第二端的第一紧固板通过沿燃料电池层叠(堆叠)方向延伸的螺栓和螺母紧固在一起。

然而上述燃料电池组的紧固结构存在以下问题：

首先，尽管该紧固结构可以通过由于弹性部件的变形产生的紧固板的倾斜而跟随(适应，follow)燃料电池层叠体(pile of the fuel cells)的端面的倾斜，但是因为该紧固板是刚性板，该紧固板不能够跟随燃料电池层叠体的端面的波状变形。

其次，由于位于燃料电池组的第一端的第二紧固板和位于燃料电池组的相对的第二端的第一紧固板通过沿燃料电池层叠方向延伸的螺栓和螺母紧固在一起，并且螺栓不能伸长，所以该紧固结构不能够跟随燃料电池层叠体沿燃料电池层叠方向的长度的变化。因此，该紧固结构既不能跟随燃料电池层叠体的热膨胀，也不能够吸收由于电解质薄膜和电极的蠕变而产生的沿燃料电池层叠方向的负荷的变化。

发明内容

本发明的一个目的在于通过提供一种燃料电池组来解决上述问题，该燃料电池组不仅可以跟随燃料电池层叠体的端面的倾斜，还可以跟随燃料电池层叠体沿燃料电池层叠方向的长度的变化。

本发明的另一个目的在于通过提供一种燃料电池组来解决上述问题，该燃料电池组可以使紧固负荷在燃料电池平面的整个范围内均匀，并且可以减小沿燃料电池层叠方向的负荷的变化。

上述目的可以通过根据本发明的如下所述的燃料电池组实现。

(1)一种燃料电池组，包括：燃料电池层叠体；和与所述燃料电池层叠体串联设置的弹簧模块。

所述弹簧模块包括：能够彼此相对倾斜并沿彼此接近和远离的方向移动的第1部件和第2部件；和彼此独立并且彼此并联设置在所述第1部件和所述第2部件之间的多个弹簧。

(2)根据第(1)项所述的燃料电池组，其特征在于，所述燃料电池组包括端板和调整螺钉(螺纹件)。所述弹簧模块设置在所述端板和所述燃料电池层叠体之间。所述调整螺钉设置在所述弹簧模块和所述端板之间。

(3)根据第(1)项所述的燃料电池组，其特征在于，所述第1部件包括第1壳体，所述第2部件包括第2壳体。所述弹簧模块包括在其中容纳所述多个弹簧的壳体组件。

(4)根据第(3)项所述的燃料电池组，其特征在于，所述第1壳体和第2壳体中距所述燃料电池层叠体较近的一个壳体包括具有一种刚性的底壁，使得当所述壁被彼此独立的所述多个弹簧推压时，所述壁沿燃料电池层叠方向变形从而以波状变形。

(5)根据第(3)项所述的燃料电池组，其特征在于，所述第1壳体和第2壳体中距所述燃料电池层叠体较近的一个壳体包括底壁和形成于该壁中的孔，所述弹簧模块包括多个弹簧座部件。所述多个弹簧座部件中的每一个均具有一端部，该端部延伸穿过形成于所述壳体的所述壁中的孔，并与接触所述壳体的所述壁的部件相接触。