[发明专利]燃料电池堆叠及燃料电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池系统，更具体地，涉及堆叠的均匀冷却的可靠性被 改善的燃料电池堆叠和燃料电池系统。

背景技术

燃料电池是利用从外部持续供应的燃料(例如，氢气或者重整气)和氧 化剂(例如，氧气或空气)而电化学地产生电力的装置。通过电化学反应， 燃料电池直接将燃料和氧化剂转化成电能。

发明内容

在一个方面，燃料电池堆叠提供了被均匀冷却的燃料电池堆叠结构。

在另一个方面，燃料电池系统包括具有均匀冷却结构的燃料电池堆叠。

在另一个方面，燃料电池堆叠包括发电单元和设置在燃料电池堆叠的至 少一部分上的调节构件。在一些实施例中，发电单元包括设置在两个隔板层 之间的膜电极组件并且发电单元构造为引起燃料和氧化剂的氧化还原反应。

在另一个方面，燃料电池系统包括：燃料电池堆叠；连接到燃料电池堆 叠的燃料供应装置(fuel supplier)；连接到燃料电池堆叠的氧化剂供应装置 (oxidizer supplier)；设置在燃料电池堆叠的至少一部分上调节构件 (regulation member)；以及发电单元。在一些实施例中，发电单元包括设置 在至少两个隔板层之间的膜电极组件。

在一些实施例中，两个隔板层中的至少一个构造为经由其供应氢气。在 一些实施例中，通道构件包括导热材料。在一些实施例中，导热材料从由铝、 铜和钢构成的组中选择。在一些实施例中，导热粘结层设置在通道构件层和 两个隔板层中的至少一个之间。在一些实施例中，在至少两个隔板层的相对 表面上的凹槽组合以形成冷却通道。在一些实施例中，通道构件层和发电单 元设置在两个端板之间。一些实施例还包括设置在燃料电池堆叠的至少一部 分上的调节构件。在一些实施例中，调节构件包括多孔材料，该多孔材料构 造为使在形成于燃料电池堆叠中的冷却通道中流动的冷却剂分散开。

在一些实施例中，调节构件设置为与冷却通道相邻，并与冷却通道的入 口端流体连通(in fluid communication)。在一些实施例中，调节构件包括多 孔陶瓷材料和/或多孔聚合物材料。在一些实施例中，调节构件包括厚层部分、 过渡层部分和薄层部分。在一些实施例中，调节构件包括在厚度上逐渐减小 (taper)到薄层部分的厚层部分。在一些实施例中，调节构件包括高密度部 分和低密度部分，其中该高密度部分包括的孔比该低密度部分多。

在一些实施例中，调节构件包括具有第一孔的第一部分和具有第二孔的 第二部分，其中第一孔的直径大于第二孔的直径。在一些实施例中，调节构 件包括多个堆叠层。在一些实施例中，在多个层中的最上面的第一层中的孔 暴露下面的第二层。在一些实施例中，第二层中的孔暴露第三层。在一些实 施例中，孔是圆形的、椭圆形的或者多边形的。一些实施例还包括鼓风机 (blower)，该鼓风机设置为与冷却通道相邻并构造为从冷却通道抽取冷却 剂。在一些实施例中，鼓风机设置在燃料电池堆叠上且与调节构件相对。在 一些实施例中，调节构件由多孔材料制成，该多孔材料被构造为使流动于燃 料电池堆叠的冷却通道中的冷却剂分散开。

附图说明

根据所述一些实施例的装置可以具有几个方面，其中的任何一个都不一 定能独立地承担装置所期望的属性。在考虑该讨论之后，尤其是在阅读标题 为“具体发明实施例的详细描述”的部分之后，本领域技术人员将理解，本 发明的特征如何提供包括制作和使用燃料电池堆叠及采用该燃料电池堆叠 的燃料电池系统的能力的优点。

图1是示出根据本公开第一示范性实施例的燃料电池系统的整个构造的 示意图；

图2是示出图1所示的燃料电池堆叠的一部分的分解透视图；

图3是示出根据本公开第一示范性实施例的修改的燃料电池堆叠的分解 透视图；

图4是示出根据本公开第一示范性实施例的燃料电池堆叠的透视图；

图5是示出根据本公开第二示范性实施例的燃料电池堆叠的透视图；

图6是示出根据本公开第三示范性实施例的燃料电池堆叠的透视图；

图7是示出根据本公开第四示范性实施例的燃料电池堆叠的透视图；

图8是示出根据本公开第五示范性实施例的燃料电池堆叠的透视图；

图9是示出根据本公开第六示范性实施例的燃料电池堆叠的透视图；