[发明专利]燃料电池模块的承压组立结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池组装结构的设计，特别是关于一种燃料电池模块的承压组立结构。

背景技术

燃料电池(Fuel Cell)是为一种借着含氢燃料和空气透过电化学反应产生电能及水的装置。燃料电池的运作原理，以质子交换膜燃料电池为例，包括多个电池单体，每一单体的中央设有质子交换膜(Proton Exchange Membrane，PEM)，两侧各设一层催化剂，其外再各设置一层气体扩散层(Gas DiffusionLayer，GDL)，最外侧则分别设一阳极双极板与阴极双极板，将此等构件紧密地以一预定的接触压力结合在一起而成为电池单体。

其中燃料电池进行前述电化学反应以将其化学能转换成电能的同时，必需将电池组的压力保持在一固定的范围内，以免接接触阻抗高，影响燃料电池的转换效率。

而燃料电池在实际应用时，为了能获得足够的电力，通常是将多个上述的电池单体堆栈串联起来构成一电池组，并藉由设于电池组纵向相对端的二端板，以及复数支穿设过二端板周缘的是杆，将电池组锁固于二端板之间。

查美国专利第5,993,987号专利案，即公开一种电化学燃料电池组的压缩带结构，其燃料电池组中的多个电池单体是藉由一对端板组件所夹置，该对端板组件包括有一第一端板及一第二端板所组成，该燃料电池组的电池单体包括有一阳极层与一阴极层。

该端板组件还包括有至少一弹性压缩组件，藉由一狭长的压缩带以单向环绕迫使该第一端板向该第二端板的方向产生一压缩力于该燃料电池组，以牢固该燃料电池组中的各个电池单体；然此种设计虽利于组装，但存在了诸多的缺点。

发明内容

首先，在组装燃料电池组的各个相关构件时，如果各个电池单体接触压力过大时，可能会造成电池单体变形、翘曲，甚至是结构的破坏等情况，特别是当燃料电池组受到不当或分布不均的接触压力时，就会影响电池单体的效能。若接触压力不足则燃料电池组的密合程度不佳，不仅易导致漏水或漏气的情形，更会造成燃料电池组的层与层间的接触电阻较大，其结果也会降低燃料电池组的性能。

再者，燃料电池组中的电池单体在机械强度方面的耐压度较弱，在完成燃料电池组的组装作业之后，虽然已将各个相关构件予以堆栈，但在实际应用中仍需额外设计保护架或保护壳的类的包覆防护结构，否则该燃料电池组很容易受到外界的碰撞而造成损坏，或扭曲变形等风险。

缘此，本发明的目的即是提供一种燃料电池模块的承压组立结构，以对燃料电池模块的各个相关构件提供一定程度上的防护，使维修及组装简单化。

本发明的另一目的是为藉由燃料电池模块的承压组立结构，可使燃料电池模块的各个电池单体间得到一最适的接触压力。

本发明的再一目的是为藉由燃料电池模块的承压组立结构，可调整燃料电池模块内各个电池单体与端板间的接触压力，使运用上的弹性更大。

本发明所采用的技术手段是为一种燃料电池模块的承压组立结构，包括有一燃料电池模块、一第一承压端板、一第一极集电板、一第二承压端板、一第二极集电板、一承压结构及一施压结构。燃料电池模块则包括有一第一极侧、一第二极侧及至少一电池单体。第一承压端板经由第一端板及第一极集电板连结于燃料电池模块的第一极侧，而第二承压端板经由第二端板及第二极集电板连结于燃料电池模块的第二极侧。

施压结构是由一施压板及其侧缘垂直延伸出的一对侧板所组成，二侧板之间形成一开放端。当燃料电池模块、第一承压端板、第一极集电板、第二承压端板、第二极集电板及承压结构组立后，施压结构的施压板是顶制于第二承压端板的第二端板面上，而其开放端则位于第一端板二侧的位置，并藉由定位结构连结于第一端板的结合部。

而被夹置在第一端板与结合部之间的承压结构，是经由第一承压端板施加一向第二承压端板方向的压力于燃料电池模块，以提供燃料电池模块中各个电池单体所需的接触压力。

经由本发明所采用的技术手段，其组立结构模块化的设计，可以提升燃料电池模块的组装效能，当本发明的组立结构发生异常或损坏时，仅需更换有问题的电池单体，避免公知需要将整个燃料电池模块更换，而导致成本增加的弊病。