[实用新型]一种燃料电池电堆封装结构及燃料电池

说明书

本实用新型公开了一种燃料电池电堆封装结构及燃料电池，属于燃料电池技术领域。本实用新型的燃料电池电堆封装结构，包括绝缘缓冲件和封装单元，绝缘缓冲件首尾相连以形成电堆主体容纳空间；封装单元包括缠绕件，所述缠绕件缠绕在所述绝缘缓冲件的外侧以形成具有一定宽度及厚度的所述封装单元；所述缠绕件上涂覆有可固化材料，所述可固化材料能够固化以将相邻的所述缠绕件连接。将缠绕件缠绕在电堆主体外侧，并利用可固化材料使缠绕件之间形成交连作用，进而实现较为牢固的封装，质量更轻。同时在缠绕件与电堆主体之间夹设绝缘缓冲件，可减小工作时振动冲击等载荷下对电堆性能以及环境温度变化引起的电堆材料形变的影响。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池电堆封装结构及燃料电池。

背景技术

燃料电池电堆是由少则十几片多则数百片的燃料电池重复单元堆叠在一起组成的，这些重复单元在两侧端板的紧固作用下实现压紧，然后借助于外力进行封装，封装对燃料电池电堆的安全和电化学性等有重要影响。燃料电池电堆一般是由端板、绝缘板、集流板、双极板、膜电极、密封件以及紧固件等组成的，其中双极板、膜电极和密封件组成重复单元，一个电堆中含有少则十几个，多则数百个这样的重复单元。以含有一片膜电极的单电池组装过程为例，通常为下端板、下绝缘板、下集流体、双极板、膜电极、双极板、上集流体、上绝缘板和上端板，然后在外部紧固件的作用下实现紧固。当电堆的重复单元较多时，电堆整体等效刚度会变大，需要较大的封装力作用在端板上使电堆变形完成封装。封装力过小，电堆的密封性可能达不到要求，氢气泄露存在安全隐患，同时膜电极与双极板等部件间接触电阻较大，降低电堆对外输出的电化学性能；封装力过大，膜电极的形变较大，导致膜电极组成中的气体扩散层组件孔隙度降低，恶化气体传输，影响性能，同时，较大的封装力也会导致其他部件等应力过大，降低寿命。电堆封装力作用在端板上影响电堆性能，还体现在应力分布的均匀性，不均匀分布的应力会导致膜电极等存在局部应力集中、过热等，降低电堆性能和寿命。

传统的燃料电池电堆多采用螺栓紧固或绑带紧固的方式封装，螺栓紧固式电堆，方便操作但不利于体积功率密度的提升，且在组装大电堆时，螺杆等紧固件增加电堆的整体质量；绑带紧固式电堆相较螺栓紧固式电堆，可实现相对高的体积功率密度，但存在电堆压力分配不够均匀的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种燃料电池电堆封装结构，封装工艺简单，使电堆应力分布更均匀，整体质量更轻，结构更牢固。

本实用新型的另一个目的在于提供一种燃料电池，通过应用上述燃料电池电堆封装结构，提升了燃料电池的使用寿命。

为实现上述目的，提供以下技术方案：

一方面，提供了一种燃料电池电堆封装结构，包括：

绝缘缓冲件，其首尾相连以形成电堆主体容纳空间；

封装单元，包括缠绕件，所述缠绕件缠绕在所述绝缘缓冲件的外侧以形成具有一定宽度及厚度的所述封装单元；所述缠绕件上涂覆有可固化材料，所述可固化材料能够固化以将相邻的所述缠绕件连接。

作为燃料电池电堆封装结构的优选方案，所述封装单元的厚度范围为2-10mm，宽度范围为5-30mm。

作为燃料电池电堆封装结构的优选方案，相邻两层的所述缠绕件之间的夹角范围为0-45°。

作为燃料电池电堆封装结构的优选方案，所述可固化材料为不饱和聚酯树脂，所述不饱和聚酯树脂为乙烯基树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂或酚醛树脂中的一种。

作为燃料电池电堆封装结构的优选方案，所述绝缘缓冲件由弹塑性材料制成，所述弹塑性材料为硅胶材料、聚苯乙烯、橡胶、乳胶、乙烯-乙酸乙烯共聚物塑料或聚苯乙烯泡沫中的一种。

作为燃料电池电堆封装结构的优选方案，所述绝缘缓冲件的厚度范围为2-8mm，宽度范围为5-200mm。