[发明专利]燃料电池堆

说明书

一种燃料电池堆包括：发电电池，其具有第一气体扩散层；和伪电池，其设置在发电电池的端部，并具有热导率比第一气体扩散层更高的第二气体扩散层。端板固定在伪电池的端部，并且加热器插在伪电池和端板之间。

相关申请的交叉参考

本申请要求2019年5月22日提交的韩国专利申请编号10-2019-0060071的优先权好处，该申请的公开通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种燃料电池堆，并且更具体地，涉及一种能够使发电电池与伪电池之间的温度上升率的差异最小化并提高工作效率的燃料电池堆。

背景技术

燃料电池系统是指一种通过连续供应的燃料的化学反应连续地产生电能的系统。作为能够解决全球环境问题的替代方案，对燃料电池系统正在进行持续的研究和开发。

基于用于燃料电池系统的电解质的类型，燃料电池系统可以分为磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)、碱性燃料电池(AFC)、直接甲醇燃料电池(DMFC)等。基于操作温度、输出范围等以及所用的燃料的类型，燃料电池系统可以应用于与移动电源、运输、分布式发电等相关的各种应用领域。在燃料电池中，聚合物电解质膜燃料电池已经应用于氢车辆(例如，氢燃料电池车辆)的领域，其正在被开发以替代内燃机。

氢气车辆用于通过氢气和氧气之间的化学反应产生电力，并且通过操作电机行进。因此，氢气车辆包括用于存储氢气(H₂)的氢气罐(H₂罐)、用于通过氢气和氧气(O₂)之间的氧化还原反应产生电力的燃料电池堆(FC堆)、用于排出所产生的水的各种类型的装置、用于存储由燃料电池堆产生的电力的电池、用于转换并调节所产生的电力的控制器和用于产生驱动力的电机。

燃料电池堆是指数十个或数百个电池串联堆叠在其中的燃料电池主体。通常，燃料电池堆包括：发电电池，其具有中间电池和设置在中间电池的外部的端电池；和伪电池，其设置在发电电池的外部。发电电池和伪电池由联结在伪电池的外部的端板固定。发电电池被设置用于产生电力，并且伪电池是不产生电力的非发电电池，并被设置用于提高从燃料电池堆排出水(例如，冷凝水)的性能。

另一方面，如果在燃料电池堆的冷启动时靠近外部空气(靠近端板)的端电池的温度上升率和中心电池的温度上升率不同，则冷启动性能会下降，因此，端电池和中心电池的温升速率应尽可能匹配。为此，在相关技术中，在端板和端电池之间设置加热器，并且在冷启动期间通过加热器加热端电池。

然而，常规上，由于伪电池设置在加热器和端电池之间，尽管加热器在冷启动期间工作，但是与中心电池的温度上升率相比，端电池的温度上升率降低，因此，燃料电池堆存在冷启动时间增加的问题。因此，近年来，进行了各种研究以最小化端电池的温度上升率的降低并改善冷启动性，但是仍然需要对其进行开发。相应地，需要开发一种能够最小化端电池处的温度上升率的劣化并提高冷启动性的燃料电池堆。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃料电池堆，其能够最小化在冷启动时中间电池和端电池之间的温度上升率的差，并提高冷启动性和操作效率。特别地，本发明的另一个目的是由伪电池确保排出水的性能，提高端电池处的温度上升率并减少冷启动时间。

为了实现上述目的，根据本发明的示例性实施例的燃料电池堆可以包括：发电电池，其具有第一气体扩散层；伪电池，其设置在发电电池的端部处，并包括具有热导率比第一气体扩散层更高的第二气体扩散层；端板，其固定在伪电池的端部；和加热器，其插在伪电池和端板之间。