用于燃料电池的端板、燃料电池和燃料电池系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于燃料电池的端板、一种燃料电池和一种燃料电池系统。
【背景技术】
[0002]已知一种燃料电池，该燃料电池包括在堆叠体的一端侧上的端板，在该堆叠体中堆叠了多个单体电池。供应流体诸如反应气体和冷却介质的栗当栗操作时产生热量。在高温下栗的效率降低。因此，例如，日本专利申请公报N0.2011-021568(JP 2011-021568 A)已经提出了一项技术，该项技术用于使得压缩栗经由热传递部件与金属端板接触以向端板传递由压缩栗产生的热量以释放热量，该压缩栗压缩空气并且向燃料电池供应压缩空气。
[0003]对于具有如上所述的燃料电池和栗的燃料电池系统，响应于减小系统尺寸的要求，减小栗的尺寸已经被加以考虑。因为由栗产生的热量随着栗的尺寸减小而增加，所以在于JP 2011-021568 A中描述的构造中，所释放的热量可能变得不足并且栗的温度可能不被充分地降低。
【发明内容】
[0004]本发明的一个方面提供一种用于燃料电池的端板，所述燃料电池包括堆叠体，在所述堆叠体中堆叠了多个单体电池，所述端板被构造成被布置在所述堆叠体的在堆叠方向上的至少一端侧上。所述端板包括:第一表面，所述第一表面包括发热器接触区域，所述发热器接触区域被设定成使得发热器接触所述发热器接触区域，所述发热器被包括在燃料电池系统中，所述燃料电池系统包括所述燃料电池；以及与所述第一表面相反的第二表面，所述第二表面包括冷却介质流路和至少一个流路肋部，冷却介质流过所述冷却介质流路，并且所述至少一个流路肋部被设置在所述冷却介质流路的内部。
[0005]在根据上述方面的端板中，冷却介质流过与包括发热器接触区域的表面相反的表面，该发热器接触区域被设定成使得发热器接触发热器接触区域。因此，能够使用冷却介质释放从发热器传递到端板的热量。另外，该至少一个流路肋部被设置在冷却介质流过的冷却介质流路的内部。因此，与不在流路的内部设置流路肋部的情形相比，在端板中，接触冷却介质的面积增加。因此，从发热器传递到端板的热量能够有效地释放到冷却介质。结果，能够有效地降低发热器的温度。
[0006]在根据上述方面的端板中，第一表面可以包括至少一个板肋部，所述至少一个板肋部被设置在发热器接触区域的周围。利用这种构造，与不设置板肋部的情形相比，在端板中，接触周围空气(大气)的面积增加。因此，当发热器被布置成与端板接触时，从发热器传递到端板的热量能够有效地释放到周围空气中。
[0007]在根据上述方面的端板中，冷却介质流路可以包括第二表面的区域的至少一个部分，所述第二表面的所述区域与发热器接触区域对应。利用这种构造，当发热器被布置成与发热器接触区域接触时，能够使用冷却介质更有效地释放从发热器传递到端板的热。
[0008]在根据上述方面的端板中，发热器可以是向燃料电池供应燃料的燃料栗。由燃料栗产生的热量随着燃料栗的尺寸减小而增加。利用上述构造，能够有效地释放由燃料栗产生的热。因此，燃料栗的温度能够降低，并且相应地，燃料栗效率的减小能够受到抑制。
[0009]本发明的另一个方面提供一种燃料电池。该燃料电池可以包括堆叠了多个单体电池的堆叠体，和根据上述方面的端板。利用这种构造，因为发热器被布置成与燃料电池的端板接触，所以能够有效地释放由发热器产生的热。
[0010]本发明的另一个方面提供一种燃料电池系统。该燃料电池系统包括根据上述方面的燃料电池和发热器。在该燃料电池系统中，发热器可以接触端板的发热器接触区域。利用这种构造，能够有效地释放由发热器产生的热。
[0011]注意，本发明可以在各种方面中实现。例如，本发明可以被实现为安设了燃料电池系统的移动体。
【附图说明】
[0012]将在下面参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中类似的数字表示类似的元件，并且其中:
[0013]图1是用于示意根据本发明的实施例的燃料电池系统的概略构造的图表；
[0014]图2是示出燃料电池系统的概略构造的分解透视图；
[0015]图3是示出在本发明的该实施例中在前端侧上的端板的概略构造的(栗表面的)平面视图；
[0016]图4是示出在前端侧上的端板的一部分的局部截面视图；
[0017]图5是示出在前端侧上的端板的概略构造的(冷却表面的)平面视图；并且
[0018]图6是示出在前端侧上的端板的一部分的局部截面视图。
【具体实施方式】
[0019]图1是用于示意根据本发明的实施例的燃料电池系统的概略构造的图表。该实施例的燃料电池系统10主要包括:燃料电池200 ;氢气供应和排出系统30，该氢气供应和排出系统30供应和排出作为燃料气体的氢气；空气供应和排出系统40，该空气供应和排出系统40供应和排出作为氧化剂气体的空气；冷却系统50，该冷却系统50冷却燃料电池200 ；以及控制单元60，该控制单元60控制燃料电池系统10。
[0020]燃料电池200是尺寸相对小、发电效率优良并且当作为燃料气体的纯净氢气和作为氧化剂气体的空气中的氧气在电极中经历电化学反应时获得电动势的聚合物电解质燃料电池。燃料电池200具有堆叠了多个单体电池(未示出)的堆叠结构，并且堆叠的单体电池的数目可以根据燃料电池200要求的输出任意地设定。
[0021]在氢气供应和排出系统30中，从存储高压氢气的氢气罐31排出氢气，并且在氢气的流量受到注射器32控制之后，氢气经由管道33供应到燃料电池200的阳极。阳极排气被引入管道34中并且在阳极排气的水分被气体液体分离器(未示出)分离之后经由管道37返回管道33。由气体液体分离器分离的阳极排气的水分经由管道35被排出到空气中。截止阀39被设置在管道35上，并且当截止阀39打开时排出阳极排气的水分。氢气栗140被设置在管道37上并且调整(调节)阳极排气的氢气的循环流量。
[0022]在空气供应和排出系统40中，由空气压缩机44压缩的空气经由管道41供应到燃料电池200的阴极。阴极排气经由管道42排出到空气中。空气流量计43在管道41上设置在空气压缩机44的上游并且测量将由空气压缩机44获取的空气的量。基于由空气流量计43测量到的值控制将由空气压缩机44供应的空气的量。压力计(未示出)和压力调节阀46被设置在管道42上，并且基于由压力计测量到的阴极排气的压力值调整压力调节阀46的开口。
[0023]冷却系统50主要地包括管道51、冷却剂栗53和散热器54。冷却剂栗53使得冷却剂流过管道51并且通过燃料电池200循环从而冷却燃料电池200。然后，在被散热器54冷却之后，冷却剂被再次供应到燃料电池200。
[0024]控制单元60由包括中央处理单元和主存储单元的微型计算机构成。当从外部负载84接收电力输出请求(即，输出电力的请求)时，控制单元60根据该请求控制燃料电池系统10的上述构件和电力控制单元(P⑶)82并且使得燃料电池200产生电力。除了上述构件，还可以采用压力计、温度计、安培计、电压计等。
[0025]图2是示出燃料电池系统的一部分的概略构造的分解透视图。如在图2中所示，该实施例的燃料电池系统10包括燃料电池200、氢气栗140、三个张力轴131、132和133 (还一起被称为张力轴130)、燃料电池壳体120和壳体盖180。在以下说明中，z轴的正方向将表达为前侧，z轴的负方向将表达为后侧，y轴的正方向将表达为上侧，并且I轴的负方向将表达为下侧。在该实施例中氢气栗140可以被视为根据本发明的燃料栗和发热器。
[0026]燃料电池200具有堆叠结构，在该堆叠结构中，集电板160F和前端侧上的端板170F(在下文中称为“前侧端板170F”)在堆叠体110前方按照所述顺序堆叠(布置)，该堆叠体110包括在z轴方向(在下文中还称为“堆叠方向”)上堆叠的多个单体电池100，并且集电板160E、绝缘板165E和后端侧上的端板170E(在下文中称为“后侧端板170E”)在堆叠体110后方按照所述顺序堆叠(布置)。在以下说明中，除了前侧端板170F之外，集电板160F、堆叠体110、集电板160E、绝缘板165E和后侧端板170E按照所述顺序堆叠的一部分还将被称为燃料电池主体115。另外，当不将集电板160F和160E相互区分时，集电板160F和160E将被称为集电板160。在该实施例中的前侧端板170F可以被视为根据本发明的端板。
[0027]每个单体电池100均包括阳极侧分离器(未示出)、阴极侧分离器(未示出)和密封部件集成膜电极组件(MEA)(未示出)。单体电池100在它的边缘上具有燃料气体供应孔、阳极排气排出孔、六个氧化剂气体供应孔、七个阴极排气排出孔、三个冷却剂供应孔和三个冷却剂排出孔。在下文中，这些供应孔和排出孔还将一起被称为“供应和排出孔”。供应和排出孔被连接到集电板160F和前侧端板170F的各供应和排出孔