[实用新型]一种带缓冲气囊的燃料电池堆

说明书

本实用新型公开了一种带缓冲气囊的燃料电池堆，包括封装外壳及安装于所述封装外壳内的电堆堆芯，还包括：缓冲气囊、进气支路、出气支路、及空压机；所述电堆堆芯的前端设置有前端板；所述缓冲气囊设于所述前端板与所述封装外壳之间，表面设有进气口和出气口；所述进气口通过所述进气支路与所述空压机连通，所述出气口通过所述出气支路与所述空压机连通，由所述空压机控制所述缓冲气囊内的气体压力。本实用新型通过在电堆堆芯与封装外壳之间安装缓冲气囊，利用缓冲气囊对电堆堆芯产生的作用力平衡电池堆工作时反应气体产生的作用力，使电堆堆芯内外受力平衡，减小膜电极组件的力学物理损伤。

技术领域

本实用新型涉及能源电池领域，具体涉及一种带缓冲气囊的燃料电池堆。

背景技术

现有燃料电池堆紧固结构主要以螺栓、扎带为主，采用弹簧、弹性碟片等组件缓冲电池堆内部压力变化。电池堆受力主要有以下几种：一是电池堆由外向内施加的力，如紧固结构向电池堆内部施加的紧固力；二是电池堆由内向外施加的力，如反应气体产生的压力、密封件应力应变产生的压力、以及组件随温度变化产生的压力等。

如图1所示，为一种现有电池堆静置状态的受力示意图。在电池堆静置状态下(未通入反应气体状态下)，电池堆受到的紧固力与电池堆内部各组件产生的力相等，即电池堆内外受力平衡。图2为现有电池堆工作状态的受力示意图。如图2所示，电池堆工作状态下，其内部通入反应气体，电池堆由内向外施加的力增大，大于电池堆由外向内施加的力，电池堆的受力平衡状态被打破，造成电池堆膨胀。长此以往，电池堆将在工作状态下膨胀，在静置状态下收缩，使电池堆呈现一种鼓风机式的往复运动，紧固部件和密封圈将不断蠕动变形，导致电池堆密封失效、膜电极寿命衰减。

因此，亟需提供一种能够补偿反应气体产生的力的燃料电池堆结构，使电池堆内外受力平衡，避免电池堆膨胀/收缩，延长电池堆使用寿命。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种带缓冲气囊的燃料电池堆。该燃料电池堆利用缓冲气囊来平衡电堆堆芯内部反应气体产生的力，使电堆堆芯内外受力平衡。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种带缓冲气囊的燃料电池堆，包括封装外壳及安装于所述封装外壳内的电堆堆芯，还包括：缓冲气囊、进气支路、出气支路、及空压机；所述电堆堆芯的前端设置有前端板；所述缓冲气囊设于所述前端板与所述封装外壳之间，表面设有进气口和出气口；所述进气口通过所述进气支路与所述空压机连通，所述出气口通过所述出气支路与所述空压机连通，由所述空压机控制所述缓冲气囊内的气体压力。

可选的，所述进气口与所述出气口处粘合有金属加强圈，用于增加所述进气口及所述出气口的强度。

可选的，所述封装外壳开设有通气孔，用于供所述进气支路及所述出气支路穿过。

可选的，所述电堆堆芯还包括：后端板和若干个单电池；所述前端板和所述后端板通过连接件连接，所述单电池包括：双极板和膜电极；每个单电池由双极板和膜电极交替叠合组成，若干个单电池堆叠设于所述前端板和所述后端板之间。

可选的，所述连接件为螺杆。

可选的，所述单电池与所述前端板、所述单电池与所述后端板之间均设有导电板。

可选的，所述进气口与所述进气支路、所述出气口与所述出气支路之间均通过螺纹接头连通。

相比于现有技术，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型通过在电堆堆芯与封装外壳之间安装缓冲气囊，利用缓冲气囊对电堆堆芯产生的作用力平衡电池堆工作时反应气体产生的作用力，使电堆堆芯内外受力平衡，从而避免电堆堆芯因通入的反应气体产生的压力波动而膨胀或收缩，提高电堆堆芯紧固和密封的可靠性，减小膜电极组件的力学物理损伤。