燃料电池堆的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种燃料电池堆，更具体涉及在发生车祸时可防止燃料电池堆模块变形的燃料电池堆。
【背景技术】
[0002]聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)或者质子交换膜燃料电池是指通过氢和氧之间的电化学反应产生电和水的装置。该电池相比其他类型的燃料电池具有高发电效率、高电流密度、高输出功率密度、短起动时间、以及快速响应负载变化等优点。
[0003]普通的燃料电池堆具有膜电极组件(MEA)，该膜电极组件包括允许氢离子通过其移动的固体聚合物电解质膜，以及设置在固体聚合物电解质膜的两个相对主表面上且涂覆有催化剂的电极层(即阳极和阴极)，其中催化剂促进氢和氧之间的反应。
[0004]在每个电极层的外表面上，即阳极或阴极，气体扩散层(GDL)和垫圈层按该顺序堆叠。GDL的外表面设有隔板，该隔板具有充当用于反应气体(即用作燃料的氢和用作氧化剂的含氧空气)以及用于冷却剂的通道的流场。用于支撑每个组件的端板与最外侧组件相结合，从而得到紧凑的结构。
[0005]图1示意性地示出根据常规技术的燃料电池堆的透视图。根据常规技术的燃料电池堆模块I通常包括200至400个燃料电池。为了获得由多个燃料电池构成的燃料电池堆模块1，端板3被布置在燃料电池堆的两个相对侧表面上，按压直至必要的压力，并且使用连接杆2连接至燃料电池堆。通过使用螺栓将连接杆2的各端部连接到端板3，而使布置在两端板3之间的燃料电池堆组装成一个本体。
[0006]使用连接杆2组装燃料电池堆模块I的方法，具有可将足够的表面压力施加到燃料电池堆模块I并且可减小燃料电池堆模块I的体积的优点。然而，使用该方法组装的燃料电池堆模块I在发生事故时容易沿着X和Z方向弯曲和扭转。图2A至2C示出发生事故后这种沿Z和X方向的弯曲和扭转运动。
[0007]在图2A-2C中，使用连接杆2组装的燃料电池堆模块I变形，并且有可能在受到冲击时失灵。而这种情况可能会导致燃料电池堆模块I中的短路，从而导致着火。因此，需要一种能够在发生冲击的情况下防止损坏燃料电池的结构。
[0008]上述内容意图仅旨在帮助理解本发明的背景，并非意图暗示本发明落入本领域技术人员已知的现有技术的范围内。
【发明内容】
[0009]因此，本发明牢记现有技术中出现的上述问题，并且本发明意图提出一种燃料电池堆，其能够防止当冲击被施加到燃料电池车时燃料电池堆模块发生变形。
[0010]根据一个方面，提供一种燃料电池堆，其包括:燃料电池堆模块，其包括分别连接到燃料电池的堆栈的相对两侧表面上的端板，和连接到端板上的连接杆；以及封装件，其包括:上封装件，覆盖燃料电池堆模块的前表面的一部分、上表面、以及后表面的一部分，下封装件，覆盖燃料电池堆模块的前表面的一部分、下表面、以及后表面的一部分，左封装件，固定在端板中的一个端板上，和右封装件，固定在端板中的另一个端板上，其中上封装件和下封装件连接于左封装件和右封装件的突起部，该突起部在燃料电池堆模块的前表面和后表面中的每个表面的侧端向前、向后突出。更具体地，上封装件和下封装件从突起部朝向燃料电池堆模块的表面弯曲，以便与燃料电池堆模块的表面面接触。
[0011]此外，上封装件的上表面的至少一部分可以与燃料电池堆模块的上表面面接触。上封装件的上表面的、与燃料电池堆模块的上表面相接触的部分，可以是燃料电池堆模块的前表面与上表面之间的拐角部。
[0012]下封装件的下表面的至少一部分可以与燃料电池堆模块的下表面面接触。
[0013]下封装件的下表面的、与燃料电池堆模块的下表面接触的部分，可以是燃料电池堆模块的前表面与下表面之间的拐角部。
[0014]上封装件的前表面或后表面与上表面之间的拐角部，可以与燃料电池堆模块的前表面或后表面与上表面之间的拐角部面接触。
[0015]下封装件的前表面或后表面与下表面之间的拐角部，与燃料电池堆模块的前表面或后表面与下表面之间的拐角部面接触。左封装件可以与一个端板结合成一体，并且右封装件可以与另一个端板结合成一体。
[0016]根据本发明另一方面的燃料电池堆，包括:燃料电池堆模块，其包括连接到燃料电池的堆栈的相对两侧表面上的端板，和连接到端板上的连接杆；以及封装件，其包括:上封装件，覆盖燃料电池堆模块的前表面的一部分、上表面、以及后表面的一部分，下封装件，覆盖燃料电池堆模块的前表面的一部分、下表面、以及后表面的一部分，左封装件，固定在端板中的一个端板上，和右封装件，固定在端板中的另一个端板上，其中上封装件和下封装件以符合由燃料电池的堆栈和燃料电池堆模块的端板形成的阶梯部的方式，从端板朝向燃料电池堆模块的表面弯曲，使得上封装件和下封装件与燃料电池堆模块的至少一部分面接触。
[0017]根据示例性实施例的燃料电池堆包括封装件，该封装件由于增强结构刚性，因此能够防止在冲击过程中燃料电池结构，尤其是在燃料电池车中发生变形。
【附图说明】
[0018]通过以下的详细描述，并结合附图，本发明的上述和其他目标、特征及其他优点将会更加显而易见，其中:
[0019]图1是示意地示出根据常规技术的燃料电池堆模块的透视图；
[0020]图2A至图2C是示出当使用连接杆组装燃料电池堆时燃料电池堆的弯曲和扭转的透视图；
[0021]图3是示出根据本发明一个示例性实施例的燃料电池堆的分解透视图；
[0022]图4是示出根据本发明一个示例性实施例的燃料电池堆的截面图；
[0023]图5A和图5B是示出图4所示的燃料电池堆的一部分的截面图；
[0024]图6A和图6B是沿着图3所示的A_A’线截取的燃料电池堆的截面图；图6C和图6D是沿着图3所示的B-B ’线截取的燃料电池堆的截面图。
【具体实施方式】
[0025]本文所公开的本发明实施例的特定结构和功能性描述仅用于本发明实施例的示例性目的。在不脱离本发明的精神和显著特性的情况下，本发明还可以以多种不同的形式来体现。因此，本发明的实施例的公开仅用于示例性说明的目的，而不应理解为用来限制本发明。
[0026]现在将详细参考本发明的各个实施例，由于本发明的实施例可以多种不同的形式加以不同的修改，因此在附图和以下描述中示出其特定的实施例。尽管将结合本发明的示例性实施例来描述本发明，然而可以理解的是，本描述并不旨在将本发明限制到那些示例性实施例上。相反地，本发明意图不仅仅覆盖示例性实施例，而且覆盖可被包含在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围中的各种可选形式、变型、等价形式和其它实施例。
[0027]可以理解的是，尽管用语“第一”、“第二”等在本文中可用来描述各种元件，但是这些元件不应受这些用语的限制。这些用语仅用于区分一个元件与另一个元件。例如，下面讨论的第一元件在不背离本发明教导的情况下可被称为第二元件。类似地，第二元件可还被称为第一兀件。
[0028]应当理解，当元件称之为“联接”或“连接”到另一个元件时，其可直接连接或连接到其他元件或在两者间可呈现中间元件。相比之下，应当理解的是当元件称之为“直接联接”或“直接连接”到另一个元件时，并不存在中间元件。其他说明元件之间关系的表达，例如“在……之间” “直接在……之间” “邻近”应该以相同的方式进行解释。
[0029]本文所用的术语仅用于描述具体实施例的目的并不是要进行限制。除非上下文明确指出以外，否则如本文所用单数形式“一” “一个”和“该”也包含复数形式。还应该理解用语〃包含〃 “包括” “具有”等当用于本说明书时，其指存在所述特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或组合，但不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合。
[0030]除非本文明确限定，否则本文所使用的包括技术用语和科技用语在内的所有用语都具有与这些本发明所属领域的任何一位普通技术人员所理解的相同的涵义。还应该理解，除非本文清楚地限定，否则用语，例如通用词典所使用的那些用语应该被理解为具有和其在本公开以及相关技术的上下文中的意思相一致的涵义，而不应该在理想化的或过度正式的意义上进行理解。
[0031]接着参考附图，将详细描述本发明的示例性实施例。在整个附图中，相同标识号指代相同部件或类似部件。
[0032]图3示例性示出根据本发明一个实施例的燃料电池堆的分解透视图。根据本发明一个示例性实施例的燃料电池堆模块I具有由依序堆叠的MEA、⑶L和隔板组成的多层结构。端板3布置在燃料电池堆模块I的两个相对侧表面上。连接杆2连接于端板。
[0033]具体地，燃料电池堆100包括燃料电池堆模块1，和覆盖在燃料电池堆模块I表面的封装件(由12、14、16和18组成)。封装件包括上封装件12、表面下封装件14、左封装件16和右封装件18。左封装件16和右封装件18可分别与两个端板3结合成一体。
[0034]具体地，上封装件12覆盖燃料电池堆模块I的前表面、后表面、和上表面，下封装件覆盖燃料电池堆模块I的前表面、后表面和下表面。具体地说，上封装件12包括覆盖燃料电池堆模块I的前表面的一部分的前表面部件12b，覆盖燃料电池