一种极板并联式燃料电池电堆的制作方法

本技术涉及燃料电池，特别是涉及一种极板并联式燃料电池电堆。

背景技术：

1、燃料电池通常由几十片或上百片双极板和膜电极组件经过叠加组装而成的。一片膜电极夹在两片双极板之间，构成一节单电池；几十个甚至上百个单电池串联在一起，形成一个完整的燃料电池，单片电池电压的累加即整个燃料电池的总电压。

2、目前，大功率燃料电池电堆的需求越来越大，极板越叠越多；电堆极板数量很多会导致电堆长度很长，很难匹配车上有限的空间。

3、并且，因长度方向受限或结构强度的原因，单个燃料电池一般无法实现太多片数的堆叠，因此需要将多个燃料电池联接。常规燃料电池常为多堆联接，一般采用外接软连接线或异形铜板串联电路，燃料电池外部用单孔进气并联多气出气方式的异形硅胶管，每个电堆之间还需进行绝缘处理，占据体积较大，故受其制作工艺及空间所限，此方法会较大影响燃料电池系统的体积功率密度。

技术实现思路

1、基于此，本实用新型提供一种极板并联式燃料电池电堆，旨在解决现有大功率燃料电池电堆的长度过长、体积过大等技术问题。本申请结构简单，其采用并联式极板，能够使大功率燃料电池电堆具有紧凑的体积，可以有效减小大功率燃料电池电堆的体积，从而有效提高燃料电池电堆的体积功率密度。

2、为实现上述目的，本实用新型实施例提供一种极板并联式燃料电池电堆，包括堆芯单元，所述堆芯单元内设置有数片并联式燃料电池极板，所述并联式燃料电池极板包括至少两个并联连接的极板单元；两个并联连接的所述极板单元一体成型设置，且每个所述极板单元相互独立设置。

3、作为优选的实施方式，每个所述极板单元均包括极板本体，所述极板本体的中间处设置有多个流道，所述极板本体的一端设置有氢气出口和空气进口，所述氢气出口和所述空气进口之间设置有进水口；所述极板本体的另一端设置有空气出口和氢气入口，所述空气出口和所述氢气入口之间设置有出水口；所述氢气出口与所述空气出口相对设置，所述进水口与所述出水口相对设置，所述空气进口与所述氢气入口相对设置。

4、作为优选的实施方式，两个并联连接的所述极板单元包括第一极板单元和第二极板单元；所述第一极板单元的氢气出口靠近所述第二极板单元的空气进口设置；所述第一极板单元的空气出口靠近所述第二极板单元的氢气入口设置。

5、作为优选的实施方式，多个所述流道相互平行、且等间距设置，每个所述流道均为直流道。

6、作为优选的实施方式，所述流道包括氢气流道、水流道和空气流道；所述氢气入口通过氢气流道与所述氢气出口连通；所述进水口通过水流道与所述出水口连通，所述空气进口通过空气流道与所述空气出口连通。

7、作为优选的实施方式，所述氢气流道的宽度为0.3mm～0.6mm；所述水流道的宽度为0.4mm～0.9mm；所述空气流道的宽度为0.4mm～0.9mm。

8、作为优选的实施方式，所述氢气入口、所述进水口、所述空气进口、所述出水口、所述氢气出口以及所述空气出口的边缘均设置有密封胶。

9、作为优选的实施方式，所述极板并联式燃料电池电堆还包括盖板、弹簧组件、绝缘板、第一集流板、第二集流板、装堆螺杆和进气端板；所述第一集流板和所述第二集流板对称设置于所述堆芯单元的两端，所述进气端板设置于所述第二集流板远离所述堆芯单元的侧面上，且所述进气端板与所述堆芯单元抵接；所述绝缘板设置于所述第一集流板远离所述堆芯单元的侧面上，且所述绝缘板与所述堆芯单元抵接；所述盖板设置于所述绝缘板远离所述堆芯单元的侧面上；所述弹簧组件设置于所述绝缘板与所述盖板之间；所述装堆螺杆对称设置于所述堆芯单元的两侧，且所述装堆螺杆的一端与所述盖板固定连接，另一端与所述进气端板固定连接。

10、通过盖板、进气端板和装堆螺杆，能够将堆芯单元和其它部件紧固在一起形成一个整体，使得结构紧凑，有效节约空间。

11、作为优选的实施方式，所述盖板上设置有与所述装堆螺杆相适配的沉头孔，所述沉头孔内设置有密封件，所述密封件内设置有硬质密封圈。

12、作为优选的实施方式，所述绝缘板上设置有与所述装堆螺杆相适配的定位孔；所述进气端板上设置有与所述装堆螺杆相适配的孔位。

13、作为优选的实施方式，所述弹簧组件设置有多组，多组所述弹簧组件均匀设置于所述绝缘板与所述盖板之间。在本申请实施例中，通过弹簧组件的压变伸缩，为绝缘板提供位移空间。

14、作为优选的实施方式，所述装堆螺杆与所述堆芯单元相适配设置。即，装堆螺杆的长度可以根据堆芯单元的叠堆高度来确定，保证其装配完成后的螺杆不过多突出于堆芯单元，也能保证螺帽的锁紧。

15、本实用新型所达到的有益效果：本申请能够有效解决现有大功率燃料电池电堆的极板太大、导致内部流体分配不均匀等技术问题。本申请通过将极板单元并联连接并独立设置，能够有效降低大功率燃料电池电堆的极板尺寸，使得燃料电池电堆内部的流体均匀分配，同时也能满足单片极板拥有大功率的需求。本申请结构简单，并且成本低廉，可加工性好，经济实用，稳定可靠，其极板流场能够保证内部流体分配均匀，从而有效提高燃料电池的性能。

16、并且，本申请能够有效提高电堆内部的空间利用率，结构简单稳定可靠，抗冲击和振动能力强，能够有效解决现有技术在对电堆封装过程中存在的零部件数量较多、安装拆卸维护复杂、封装后电堆遇到冲击、振动易导致变形失效等设计问题。

技术特征：

1.一种极板并联式燃料电池电堆，其特征在于，包括堆芯单元，所述堆芯单元内设置有数片并联式燃料电池极板，所述并联式燃料电池极板包括至少两个并联连接的极板单元；两个并联连接的所述极板单元一体成型设置，且每个所述极板单元相互独立设置。

2.根据权利要求1所述的极板并联式燃料电池电堆，其特征在于，每个所述极板单元均包括极板本体，所述极板本体的中间处设置有多个流道，所述极板本体的一端设置有氢气出口和空气进口，所述氢气出口和所述空气进口之间设置有进水口；所述极板本体的另一端设置有空气出口和氢气入口，所述空气出口和所述氢气入口之间设置有出水口；所述氢气出口与所述空气出口相对设置，所述进水口与所述出水口相对设置，所述空气进口与所述氢气入口相对设置。

3.根据权利要求2所述的极板并联式燃料电池电堆，其特征在于，两个并联连接的所述极板单元包括第一极板单元和第二极板单元；所述第一极板单元的氢气出口靠近所述第二极板单元的空气进口设置；所述第一极板单元的空气出口靠近所述第二极板单元的氢气入口设置。

4.根据权利要求2所述的极板并联式燃料电池电堆，其特征在于，多个所述流道相互平行、且等间距设置，每个所述流道均为直流道。

5.根据权利要求2所述的极板并联式燃料电池电堆，其特征在于，所述流道包括氢气流道、水流道和空气流道；所述氢气入口通过氢气流道与所述氢气出口连通；所述进水口通过水流道与所述出水口连通，所述空气进口通过空气流道与所述空气出口连通。

6.根据权利要求1所述的极板并联式燃料电池电堆，其特征在于，所述极板并联式燃料电池电堆还包括盖板、弹簧组件、绝缘板、第一集流板、第二集流板、装堆螺杆和进气端板；所述第一集流板和所述第二集流板对称设置于所述堆芯单元的两端，所述进气端板设置于所述第二集流板远离所述堆芯单元的侧面上，且所述进气端板与所述堆芯单元抵接；所述绝缘板设置于所述第一集流板远离所述堆芯单元的侧面上，且所述绝缘板与所述堆芯单元抵接；所述盖板设置于所述绝缘板远离所述堆芯单元的侧面上；所述弹簧组件设置于所述绝缘板与所述盖板之间；所述装堆螺杆对称设置于所述堆芯单元的两侧，且所述装堆螺杆的一端与所述盖板固定连接，另一端与所述进气端板固定连接。

7.根据权利要求6所述的极板并联式燃料电池电堆，其特征在于，所述盖板上设置有与所述装堆螺杆相适配的沉头孔，所述沉头孔内设置有密封件，所述密封件内设置有硬质密封圈。

8.根据权利要求6所述的极板并联式燃料电池电堆，其特征在于，所述绝缘板上设置有与所述装堆螺杆相适配的定位孔；所述进气端板上设置有与所述装堆螺杆相适配的孔位。

9.根据权利要求6所述的极板并联式燃料电池电堆，其特征在于，所述弹簧组件设置有多组，多组所述弹簧组件均匀设置于所述绝缘板与所述盖板之间。

10.根据权利要求6所述的极板并联式燃料电池电堆，其特征在于，所述装堆螺杆与所述堆芯单元相适配设置。

技术总结
本申请涉及一种极板并联式燃料电池电堆，包括堆芯单元，所述堆芯单元内设置有数片并联式燃料电池极板，所述并联式燃料电池极板包括至少两个并联连接的极板单元；两个并联连接的所述极板单元一体成型设置，且每个所述极板单元相互独立设置。本申请通过将极板单元并联连接并独立设置，能够有效降低大功率燃料电池电堆的极板尺寸，使得燃料电池电堆内部的流体均匀分配，同时也能满足单片极板拥有大功率的需求。本申请结构简单，并且成本低廉，可加工性好，经济实用，稳定可靠，其极板流场能够保证内部流体分配均匀，从而有效提高燃料电池的性能。并且，本申请能够有效提高电堆内部的空间利用率，结构简单稳定可靠，抗冲击和振动能力强。

技术研发人员：黄振旭,胡清辉
受保护的技术使用者：深圳市氢瑞燃料电池科技有限公司
技术研发日：20230905
技术公布日：2024/4/22