[发明专利]一种燃料电池堆结构

说明书

技术领域

本发明属于电池结构技术领域，特别是涉及一种燃料电池堆结构。

背景技术

当今全球能源紧张，油价高涨，寻找新能源作为化石燃料的替代品是当务之急。燃料电池被认为是继水力、火力和原子能发电后的第四代发电技术，它通过电催化反应将氧化剂和还原剂的化学能直接转换成电能，是一种高效、安全、清洁、灵活的新型发电技术。其中的质子交换膜燃料电池因其具有效率高、能量密度大、反应温度低、无噪音、无污染等显著优点而在地面发电站、电动车和便携式电源等方面具有广泛的应用前景。

燃料电池堆层叠有多个双极板，在层叠的双极板两端设有集电板、绝缘板、端板及接线端子，由于接线端在和集电板连接处散热量大，尤其封装在端板内散热困难，因而导致电池堆的使用寿命降低，而且正、负两级分别位于燃料电池堆的两端，导致后期装配困难，组装繁琐。

而且目前燃料电池堆的封装结构不能保证均匀、恒定的组装压力，从而不能保证电池堆的正常工作，影响其使用寿命，原因之一是电池堆与集电板存在接触电阻，如果压力不均匀，会导致接触电阻不均匀，进而造成电池堆内部各点内阻不均匀以及反应效率不一致，从而使各处的发热量不一致，容易造成局部过热，损坏电池堆，如果压力不恒定，则电池的伏安特性不稳定，导致与燃料电池堆控制软件的参数匹配性下降，达不到最优控制。原因之二在于电池堆和集电板均有其最大承受应力，局部压力过高可能导致电池堆损坏，发生气体泄露等问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种燃料电池堆结构，为电池堆的内部提供均匀、恒定的组装压力，使电堆本体的下表面受力均匀，保证电池堆的正常工作条件，增加电池堆的使用寿命，正、负两级电源端子位于一块端板上，方便后期接线装配，防止漏气，节约能源。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：一种燃料电池堆结构，包括上端板、绝缘板、集电板、电堆本体和下端板，所述上端板和所述下端板相互平行，所述上端板和所述下端板之间设有两块所述绝缘板，两块所述绝缘板之间设有两块所述集电板，两块所述集电板之间设有所述电堆本体；

还包括若干根位于电堆本体外围的绝缘固定杆，所述绝缘固定杆的两端分别与所述上端板的螺母和所述下端板的螺母连接，所述螺母的内表面具有与所述绝缘固定杆的两端的外螺纹相匹配的内螺纹；

所述下端板的上表面具有下凹的凹槽及位于所述凹槽和所述绝缘板之间的弹性支撑件，所述凹槽与所述下端板的表面平行；

所述上端板设有正极电源端子和负极电源端子，两块所述集电板的边缘皆设有至少一个电源输出点，两块所述集电板的其中一块所述集电板的电源输出点与所述正极电源端子连接，另一块所述集电板的电源输出点通过金属片与所述负极电源端子连接；

所述上端板具有第一安装座、第二安装座、氢气进气基座和氢气出口，所述第一安装座和所述第二安装座分别位于所述上端板的两侧，所述氢气进气基座和所述氢气出口分别位于所述上端板的两侧，所述氢气进气基座和所述上端板为一体成型件；

所述第一安装座设有冷却水进口和空气出口，所述第二安装座设有空气进口和冷却水出口，所述空气进口和所述空气出口皆与所述电堆本体的空气流道连通，所述冷却水进口和所述冷却水出口皆与所述电堆本体的冷却水流道连通，所述氢气进气基座设有氢气进气流道，所述氢气进气流道和所述氢气出口皆与所述电堆本体的氢气流道连通。

进一步地说，所述弹性支撑件为板簧，所述板簧具有定位片，所述定位片位于所述板簧的下表面边缘沿着所述板簧的宽度方向设置，所述凹槽的侧壁中位于所述定位片的一侧为开口，所述下端板的侧壁且位于所述凹槽的开口的下方设有与所述定位片相匹配的定位槽，所述定位片固定于定位槽。

进一步地说，所述板簧的长度大于所述凹槽的长度以使所述板簧的中心向上凸起形成拱形结构。

进一步地说，两块所述集电板的边缘设有两个电源输出点，每块所述集电板的电源输出点之间通过金属片连接，两块所述集电板的其中一块所述集电板的一个电源输出点与所述正极电源端子连接，另一块所述集电板的一个电源输出点通过金属片与所述负极电源端子连接。

进一步地说，所述金属片为铜片，且所述金属片包覆一层绝缘材料，所述金属片的厚度为3-5mm，所述金属片的宽度为20-25mm。

进一步地说，所述氢气进气流道的氢气进口和减压阀连接，所述氢气进气流道沿着氢气流动的方向依次设有电磁阀和压力变送器，所述电磁阀和所述压力变送器皆固定于所述氢气进气基座。