燃料电池堆的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉参考
[0002] 本申请要求于2014年8月1日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请号为 10-2014-0099205的优先权和权益，其全部内容W引用方式并入本申请。
技术领域
[0003] 本发明设及燃料电池堆。燃料电池堆包括单元堆和封装件的组装结构。
【背景技术】
[0004] 燃料电池系统通过氨和氧的电化学反应产生电能并且可用于燃料电池车辆。 阳〇化]燃料电池系统包括燃料电池堆、将氨供给至燃料电池堆的氨供给部件、将空气供 给至燃料电池堆的空气供给部件W及被配置成从燃料电池堆移除反应热和水并且调节燃 料电池堆的溫度的热/水控制部件。
[0006] 燃料电池堆包括将多个单元电池捆绑在一起的单元堆和用于保护单元堆的封装 件。另选地，燃料电池堆可包括其中包括多个单元堆的单个堆。
[0007] 单元堆通过氨和空气的电化学反应而产生电能。另外，单元堆产生热和水作为反 应的副产品，并因此可通过冷却剂执行冷却。封装件是被配置成用于保护单元堆的组件并 且包括底座、模块支架和覆盖件。
[0008] 同时，用于将氨、空气和冷却剂供给至单元堆的反应气体和冷却剂入口 /出口通 道形成于燃料电池堆的第一侧表面内。
[0009] 因为反应气体和冷却剂入口 /出口通道均形成于燃料电池堆的一侧表面内，所W 可W促进燃料电池堆的组装。在此，连接至单元堆的反应气体和冷却剂入口 /出口通道可 W形成于歧管块内，与单元堆分离。
[0010] 通过将单元堆安装在底座上、将歧管块固定至单元堆W及在单元堆和底座通过模 块支架固定的状态下禪合连接覆盖件，可W执行组装如上所述的燃料电池堆。
[0011] 如上所述组装本领域现有技术中的燃料电池堆可具有优点，使得单元堆的长度变 化W及堆的大规模流水生产线可W减少。然而，因为反应气体和冷却剂入口 /出口通道穿 过歧管块形成于燃料电池堆的第一侧表面，所W歧管块配置可W是复杂的。
[0012] 同时，在燃料电池堆中，较大量的反应气体被引导至靠近反应气体入口 /出口的 单元堆的入口电池，而被引导至远离入口 /出口的远端电池（末端电池）的反应气体的量 被减少。
[0013] 随着被供给至单元堆的入口电池的反应气体的量的增加，被供给至远端电池的反 应气体的量减少，因此在单元堆中，在整个电池之间可W产生性能偏差。例如，入口电池的 性能可W优于远端电池的性能，并且当I-V曲线上为相同电流量时，在每个电池内均可产 生电压变化。
[0014] 也就是，入口电池的电压增加，并且电池中的每个的电压在恒定的电流量下朝向 远端电池减少，运可指示热的生成朝向远端电池增加。
[0015] 此外，在燃料电池堆中，冷却剂的分布偏差可产生于单元堆内，使得被供给至入口 电池的冷却剂的流量相比单元堆的远端电池会增加。
[0016] 然而，根据现有技术，因为反应气体和冷却剂入口 /出口通道形成于一侧表面内， 所W在单元堆的入口电池内，产生的热量不显著并且冷却剂被有效地供给，使得电池的性 能增加。相反，在远端电池内，产生的热的量是大量的，并且冷却剂的供给量是不充分的，使 得电池的性能被进一步降低。
[0017] 因此，在单元堆内，基于在参考电流下电池位置的平均电池电压可具有基于冷却 剂的流量的偏差，并且随着冷却剂的流量的减少，偏差进一步增加。
[0018] 此外，在低溫溢流条件下观察依赖于反应气体和冷却剂在单元堆的电池之间的分 布偏差的性能偏差。在低溫溢流条件中，与高溫条件相反，单元堆的入口电池可W是过冷 的，使得与远端电池相比性能颇为降低。在低溫条件下的电池平均电压可W随时间的推移 因溢流而逐渐减少。
[0019] 如上所述，在燃料电池堆中，因为反应气体和冷却剂入口 /出口通道仅形成于第 一侧表面内，所W电池之间的性能偏差可产生于整个单元堆中，运尤其是因为当供给反应 气体和冷却剂的流体时因电池之间的分布差异所造成的溫度不均匀性所致。
[0020] 因为远端电池基本上在高溫条件下被加热并且入口电池基本上在低溫条件下被 冷却，所化会产生电池之间的性能偏差，因此，期望冷却性能的改善。
[0021] 在该背景部分中公开的上述信息仅用于增强对本发明背景的理解，因此可包含并 不构成本国本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
【发明内容】
[0022] 在优选方面，本发明提供了已简化歧管块结构的燃料电池堆。因此，通过改变反应 气体和冷却剂入口/出口通道相对于单元堆的位置W及改善单元堆和封装件的禪和连接 结构，可W使单元堆的电池之间的性能偏差最小。
[0023] 在示例性实施例中，燃料电池堆可包括：至少一个包括单元电池的组装件的单元 堆；W及保护单元堆的封装件。具体地，将反应气体供给至单元堆的反应气体入口 /出口通 道可形成于封装件的第一侧表面，将冷却剂供给至单元堆的冷却剂入口 /出口通道可形成 于封装件的第二侧表面。
[0024] 封装件可包括其中形成有反应气体入口 /出口通道的第一通道块W及其中形成 有冷却剂入口/出口通道的第二通道块。
[00巧]第一通道块可包括封装件的第一侧覆盖件，并且第二通道块可包括封装件的第二 侧覆盖件。
[0026] 在示例性实施例中，燃料电池堆可包括：至少一个包括单元电池的组装件的单元 堆；W及保护单元堆的封装件。特别地，封装件可包括：保护单元堆的下部的下覆盖件；保 护单元堆的第一侧的第一侧覆盖件；保护单元堆的第二侧的第二侧覆盖件；W及保护单元 堆的上部的上覆盖件。而且，将反应气体供给至单元堆的反应气体入口 /出口通道可形成 于第一侧覆盖件，并且将冷却剂供给至单元堆的冷却剂入口 /出口通道可形成于第二侧覆 盖件D
[0027] 第一侧覆盖件可包括在其中形成有反应气体入口 /出口通道并且被固定至预先 确定的安装部件的第一通道块。
[0028] 第二侧覆盖件可包括在其中形成有反应气体入口 /出口通道并且被固定至上述 安装部件的第二通道块。
[0029] 另外，被固定至安装部件的安装支架可W与第一侧覆盖件和第二侧覆盖件一体形 成。
[0030] 此外，第一通道块可通过反应气体入口 /出口通道被连接至单元堆的第一侧，并 且第二通道块可通过冷却剂入口/出口通道被连接至单元堆的第二侧。
[0031] 在根据本发明的示例性实施例的燃料电池堆中，下覆盖件可形成为"一"、 "L_W、或[，，的横截面形状并且被配置成包封和保护单元堆、第一侧覆盖件和第二侧 覆盖件的下部。
[0032] 在根据本发明的示例性实施例的燃料电池堆中，上覆盖件可形成为"曰"或 "^ "的横截面形状并且被配置成包封和保护单元堆、第一侧覆盖件和第二侧覆盖件的上 部。
[0033] 因为在堆中用于将反应气体和冷却剂供给至单元堆的入口 /出口通道分别单独 地形成于第一侧覆盖件作为第一通道块和第二侧覆盖件作为第二通道块，所W可W简化反 应气体和冷却剂的歧管块结构。
[0034] 另外，因为反应气体入口 /出口通道形成于封装件的第一侧，并且冷却剂入口 /出 口通道形成于基于单元堆的封装件的第二侧，所W可使单元堆的电池之间的整个性能偏差 最小。
[0035] 此外，提供的是包括如本文所述的燃料电池堆的燃料电池系统。
[0036] 还提供的是包括优选的燃料电池系统的车辆，其中燃料电池系统包括如本文所述 的本发明的燃料电池堆。
[0037]同样地，优选的燃料电池堆的组装件可具有如本文所述的燃料电池堆。
[0038] 下文将公开本发明的其它方面。
【附图说明】
[0039] 提供附图是为了描述