[实用新型]燃料电池及其电堆加压装置、以及燃料电池汽车

说明书

本申请公开了燃料电池及其电堆加压装置和燃料电池汽车，所述燃料电池包括：电堆；为所述电堆提供加压流体的流体供应系统；和用于夹持所述电堆的电堆加压装置。所述电堆加压装置包括在所述电堆的层叠方向上夹持所述电堆的两个端板，其中，所述两个端板中的第一端板相对于所述电堆固定不动，所述两个端板中的第二端板相对于所述电堆能够直线移动，所述电堆加压装置还包括经由所述流体供应系统供应的加压流体而能够驱动的缸体柱塞组件，所述第二端板与所述缸体柱塞组件的一部分接触并在所述缸体柱塞组件的作用下能够朝向所述第一端板移动并保持就位。

技术领域

本申请大体上涉及燃料电池、特别是在燃料电池中使用的用于对燃料电池的电堆进行加压并可以实时测量电堆内压/体积变化的装置。

背景技术

出于环境保护(例如防止全球变暖、防止大气污染、节能减排等)的考虑，新能源汽车越来越多地被制造厂商所重视和开发。燃料电池作为新能源汽车的动力供应装置日益被研究人员和市场所关注。通常，燃料电池例如质子交换膜燃料电池(PEMFC)主要以电堆方式构造，具有无污染、无噪音、高效率等优点。电堆由多个单体电池以串联方式层叠组合而成。每个单体电池由双极板(BPP)和膜电极(MEA)组成，并且利用包括螺栓、螺母、端板的夹具将多个单体电池夹持固定在一起。

但是，现有技术的这种固定方式会对燃料电池造成如下影响。首先，燃料电池的电堆在工作时会出现高温膨胀或吸水膨胀的现象。这种固定方式会完全抑制这种高温膨胀或吸水膨胀造成的体积变化，因而造成电堆受压破损，发生事故。其次，如何在燃料电池工作时准确地监控电堆的体积变化也是亟待解决的问题。

实用新型内容

针对以上问题，本申请旨在提出一种改进的燃料电池、特别是其电堆的加压装置，从而燃料电池在工作时其电堆的夹持压力可以依据需要调节并且同时可以监控电堆的体积变化情况。

根据本申请的一个方面，提供了一种燃料电池，包括：

电堆；

为所述电堆提供加压流体的流体供应系统；和

用于夹持所述电堆的电堆加压装置，其中，所述电堆加压装置包括在所述电堆的层叠方向上夹持所述电堆的两个端板，其中，所述两个端板中的第一端板相对于所述电堆固定不动，所述两个端板中的第二端板相对于所述电堆能够直线移动，所述电堆加压装置还包括经由所述流体供应系统供应的加压流体而能够驱动的缸体柱塞组件，所述第二端板与所述缸体柱塞组件的一部分接触并在所述缸体柱塞组件的作用下能够朝向所述第一端板移动并保持就位。这样，用于对电堆进行夹持的夹持力可以依据实际状况的需要方便调节，便于灵活且安全的夹持电堆。

可选地，所述电堆加压装置包括与所述流体供应系统的流体输出口流体连通的第一流体管路和与所述流体供应系统的流体返回口流体连通的第二流体管路，所述缸体柱塞组件包括相对于所述电堆不动的缸体以及在所述缸体中能够直线滑动的柱塞，所述柱塞接触所述第二端板，所述第一流体管路和第二流体管路与所述缸体的内部容积气密性连通。这样，因为本申请的电堆加压装置仅采用燃料电池已有的流体供应系统作为动力源，所以可以在不显著更改现有燃料电池的情况下对其进行升级改造。

在所述第一流体管路中串联有第一节流阀和气压计，其中所述气压计位于所述第一节流阀的下游。气压计的采用确保了可以实时地监测电堆的当前体积变化情况，并且为后续各种安全措施例如发出警报等提供必要的依据。

可选地，在所述第二流体管路中串联有第二节流阀，从而确保针对缸体柱塞组件的供气稳定性。

可选地，还设置导轨，以引导所述第二端板沿着直线移动。

可选地，所述缸体柱塞组件为多个，并且每个缸体柱塞组件的柱塞接触所述第二端板。