[发明专利]燃料电池堆

说明书

技术领域

本发明涉及用于通过燃料和氧化剂的电化学反应发电的燃料电池堆。更具体地，本发明涉及一种燃料电池堆，其包括安装于发电单元中以保持充分气密密封的改进的衬垫。

背景技术

燃料电池是一种通过燃料的氧化反应和氧化气体的还原反应来产生电能的装置。根据燃料的类型，燃料电池可分为聚合物电解质膜燃料电池或直接氧化燃料电池。

在聚合物电解质膜燃料电池中，接收来自液体或气体燃料的改性气体和氧化气体，通过所述改性气体的氧化反应和氧化气体的还原反应来产生电能。所述聚合物电解质膜燃料电池具有优异的输出性能，低操作温度以及快速启动和响应的特性。所以，聚合物电解质膜燃料电池被广泛用作车辆的可移动电源、建筑物的分布式电源和电子装置的小型电源。

直接氧化燃料电池接收液体燃料和空气，通过燃料的氧化反应和氧化气体的还原反应来产生电能。

所述燃料电池包括发电单元，即用于产生电能的单元电池。所述发电单元包括膜电极组件(MEA)、一对隔板(MEA位于这对隔板之间)和位于所述MEA边缘并使这对隔板之间的空间密封的衬垫。多个发电单元顺序排列形成一个电池堆。

隔板之一包括将燃料提供到面向MEA的表面上的沟槽，和穿透所述隔板的歧管。该歧管与所述沟槽相连通，使燃料通过所述歧管提供到所述沟槽中。然而，在根据现有技术的燃料电池中，MEA的膜在所述歧管和所述沟槽的分界区域膨胀，从而阻塞了沟槽，这是一个问题。

所以，在根据在先技术的燃料电池堆中，如图10至图12所示，在沟槽241和歧管244的分界区域另外提供桥260以解决所述膜阻塞沟槽241的问题。即，桥260防止或阻止了膜的膨胀，并提供了从歧管244到沟槽241的通路。

然而，由于根据在先技术，桥260是另外提供到燃料电池堆的，所以产生了额外的费用，并且隔板240和衬垫250的厚度会由于桥260的高度而成问题地增加。

在背景部分公开的上述信息仅仅是为了增强对本发明的背景的理解，所以其中可包含不构成为本领域普通技术人员已知的现有技术的内容。

发明内容

本发明的实施方式的一个方面涉及具有改进形状的衬垫的燃料电池堆，以防止膜膨胀到(或保护)歧管和沟槽之间的空间。

本发明的实施方式提供了一种包括通过燃料与氧化剂的电化学反应产生电能的发电单元的燃料电池堆，该发电单元包括：第一隔板；第二隔板；在第一隔板和第二隔板之间的膜电极组件(MEA)，所述第一隔板和第二隔板的每一个包括在其面向MEA的表面上的沟槽和在面向MEA的表面内的歧管，所述歧管与所述沟槽互相连通；和衬垫，其布置于MEA所处区域的外围部分，用于密封第一和第二隔板之间的空间，并覆盖在第一和第二隔板中至少一个上的所述歧管与所述沟槽互相连通处的沟槽延长区域的敞开区域。

所述衬垫可包括两个或更多个含有不同硬度水平的材料的层。

所述衬垫可包括具有高硬度水平的硬材料层和具有低硬度水平的软材料层。

附图说明

下列附图与申请文件一起说明本发明的示例性实施方式，并与说明书一起解释本发明的原理。

图1为根据本发明示例性实施方式的燃料电池堆的透视示意图。

图2为图1中所示的作为阳极分隔板的第二隔板的透视示意图。

图3为图2所示的区域A的放大示意图。

图4为沿图3所示的线I-I的截面示意图。

图5为图1所示的阳极分隔板和衬垫的分解透视示意图。

图6为图5所示的阳极分隔板和衬垫的结合透视示意图。

图7为图6所示的区域B的放大示意图。

图8为沿图7所示的线II-II的截面示意图。

图9(a)、图9(b)和图9(c)为根据本发明的实施方式的图5所示衬垫的截面示意图。

图10为根据现有技术的阳极分隔板和衬垫的分解透视示意图。

图11为图10所示的阳极分隔板和衬垫的结合透视示意图。

图12为沿图11所示的线III-III的截面示意图。

具体实施方式

在下面的详细说明中，仅简单地以图示说明的方式示出并描述本发明的某些示例性实施方式。如本领域技术人员应认识到的，所描述的实施方式可以各种不同的方式修改，而全都不背离本发明的精神和范围。所以，附图和说明书应视为说明性而非限制性。在整个申请文件中相同的附图标记指代相同的元件。

图1为根据本发明的一个示例性实施方式的燃料电池堆的透视示意图。