一種可以模塊化裝配的大規模集成式燃料電池的製作方法
2023-06-11 20:28:51 1
專利名稱：一種可以模塊化裝配的大規模集成式燃料電池的製作方法
技術領域：
本發明涉及燃料電池，尤其涉及一種可以模塊化裝配的大規模集成式燃料電池。
背景技術：
電化學燃料電池是一種能夠將氫及氧化劑轉化成電能及反應產物的裝置。該裝置的內部核心部件是膜電極(Membrane Electrode Assembly，簡稱MEA)，膜電極(MEA)由一張質子交換膜、膜兩面夾兩張多孔性的可導電的材料，如碳紙組成。在膜與碳紙的兩邊界面上含有均勻細小分散的引發電化學反應的催化劑，如金屬鉑催化劑。膜電極兩邊可用導電物體將發生電化學發應過程中生成的電子，通過外電路引出，構成電流迴路。
在膜電極的陽極端，燃料可以通過滲透穿過多孔性擴散材料(碳紙)，並在催化劑表面上發生電化學反應，失去電子，形成正離子，正離子可通過遷移穿過質子交換膜，到達膜電極的另一端陰極端。在膜電極的陰極端，含有氧化劑(如氧氣)的氣體，如空氣，通過滲透穿過多孔性擴散材料(碳紙)，並在催化劑表面上發生電化學反應得到電子，形成負離子。在陰極端形成的陰離子與陽極端遷移過來的正離子發生反應，形成反應產物。
在採用氫氣為燃料，含有氧氣的空氣為氧化劑(或純氧為氧化劑)的質子交換膜燃料電池中，燃料氫氣在陽極區的催化電化學反應就產生了氫正離子(或叫質子)。質子交換膜幫助氫正離子從陽極區遷移到陰極區。除此之外，質子交換膜將含氫氣燃料的氣流與含氧的氣流分隔開來，使它們不會相互混合而產生爆發式反應。
在陰極區，氧氣在催化劑表面上得到電子，形成負離子，並與陽極區遷移過來的氫正離子反應，生成反應產物水。在採用氫氣、空氣(氧氣)的質子交換膜燃料電池中，陽極反應與陰極反應可以用以下方程式表達
陽極反應陰極反應在典型的質子交換膜燃料電池中，膜電極(MEA)一般均放在兩塊導電的極板中間，每塊導流極板與膜電極接觸的表面通過壓鑄、衝壓或機械銑刻，形成至少一條以上的導流槽。這些導流極板可以上金屬材料的極板，也可以是石墨材料的極板。這些導流極板上的導流孔道與導流槽分別將燃料和氧化劑導入膜電極兩邊的陽極區與陰極區。在一個質子交換膜燃料電池單電池的構造中，只存在一個膜電極，膜電極兩邊分別是陽極燃料的導流板與陰極氧化劑的導流板。這些導流板既作為電流集流板，也作為膜電極兩邊的機械支撐，導流板上的導流槽又作為燃料與氧化劑進入陽極、陰極表面的通道，並作為帶走燃料電池運行過程中生成的水的通道。
為了增大整個質子交換膜燃料電池的總功率，兩個或兩個以上的單電池通常可通過直疊的方式串聯成電池組或通過平鋪的方式聯成電池組。在直疊、串聯式的電池組中，一塊極板的兩面都可以有導流槽，其中一面可以作為一個膜電極的陽極導流面，而另一面又可作為另一個相鄰膜電極的陰極導流面，這種極板叫做雙極板。一連串的單電池通過一定方式連在一起而組成一個電池組。電池組通常通過前端板、後端板及拉杆緊固在一起成為一體。
一個典型電池組通常包括(1)燃料及氧化劑氣體的導流進口和導流通道，將燃料(如氫氣、甲醇或甲醇、天然氣、汽油經重整後得到的富氫氣體)和氧化劑(主要是氧氣或空氣)均勻地分布到各個陽極、陰極面的導流槽中；(2)冷卻流體(如水)的進出口與導流通道，將冷卻流體均勻分布到各個電池組內冷卻通道中，將燃料電池內氫、氧電化學放熱反應生成的熱吸收並帶出電池組進行散熱；(3)燃料與氧化劑氣體的出口與相應的導流通道，燃料氣體與氧化劑氣體在排出時，可攜帶出燃料電池中生成的液、汽態的水。通常，將所有燃料、氧化劑、冷卻流體的進出口都開在燃料電池組的一個端板上或兩個端板上。
質子交換膜燃料電池既可以用作車、船等運載工具的動力系統，又可以用作移動式或固定式的發電站。
燃料電池發電系統主要由燃料電池堆與電池堆支持運行系統組成。作為車、船動力或發電站大功率的燃料電池發電系統方面的應用，要求可以輸出幾十千瓦，甚至輸出幾百千瓦的功率。對這樣大功率的輸出要求，必須有相應的大功率輸出的燃料電池堆與支持運行系統。
大功率輸出的燃料電池堆工程設計與製造，從技術與製造成本方面來分析，一般無法採用一個由許多塊大活性面積極板構成的巨型大功率單堆方法，而是採用由多個中小功率燃料電池堆模塊集成在一起達到大功率輸出要求的方法。
將數個〔多於2個〕燃料電池堆上的所有氧化劑〔空氣〕、燃料〔氫氣〕、冷卻流體〔水〕的進口、出口均實行統一集成連接成六大通道。這六大通道中的氧化劑〔空氣〕、燃料〔氫氣〕、冷卻流體〔水〕均勻分配到各個燃料電池堆，而各個燃料電池堆中的氧化劑〔空氣〕、燃料〔氫氣〕、冷卻流體〔水〕排出也統一匯集到這六大通道中的氧化劑〔空氣〕、燃料〔氫氣〕、冷卻流體〔水〕出的大通道上，使數個燃料電池堆運行條件都均一相同。這種數個燃料電池堆的集成技術一般通過以下方法實現將數個燃料電池堆排列成燃料電池堆陣列，在陣列旁分別設置六大流體管道，例如氧化劑〔空氣〕進的大管道分叉出數個均勻細支管，每根細支管與各個燃料電池堆中的氧化劑〔空氣〕進相連接，其餘五大管道也一樣各分叉出數根均勻細支管，與各個燃料電池堆中的相對應的同一流體相連接。
目前，這種普遍推行的燃料電池導流通道集成面板設計與多個燃料電池堆集成技術有以下缺陷〔1〕將六條導流通道直接匯集到燃料電池堆前端的同一塊面板上，燃料電池堆內的導流通道就相應很長，容易產生流體阻力，導致較大的壓力損失，進而引起流體在電池堆中的每個單電池中分布不均勻，引起各個單電池性能差異。
〔2〕將燃料電池堆中六條通道分別匯集到燃料電池堆前、後端的二塊面板上，例如前後端每塊面板分別匯集三條通道，也有技術缺陷，這種設計使導流通道的進、出口分別在前後端，迫使管路無法集中在一起，而是分散在二頭，當燃料電池用作車載或船載動力系統時，管路分散不利於電池的設置。
〔3〕將數個燃料電池堆上的所有空氣、氫氣、冷卻水的進、出口實行統一集成，連接成六大流體通道，再分叉出數根均勻細支管與各個燃料電池堆中的流體進出相連接的方法，其技術缺陷是由於管道太多，容易產生滲漏，且擁擠問題十分突出，因此導致設計及安裝非常困難。
上海神力公司的專利——「一種集成式燃料電池」〔發明專利申請的申請號02136045.6；實用新型專利的專利號02265512.3〕，克服了上述現有技術存在的缺陷而提供了一種結構緊湊、阻力及壓力損失小、安裝容易的集成式燃料電池。這種集成式燃料電池的特徵在於它由至少兩組燃料電池堆以及一塊集流板組成，所述的集流板內設有總進氫氣通道、總進冷卻水通道、總進空氣通道；總出空氣通道、總出冷卻水通道、總出氫氣通道；這些總通道內分別設有至少一條與其垂直相通的支進氫氣通道、支進冷卻水通道、支進空氣通道；支出空氣通道、支出冷卻水通道、支出氫氣通道；這些支通道與各燃料電池相應的進出流體通道連接。所述的集流板的各流體通道是在同一塊板裡的不同區域或不同層面上，且互不串流；所述的燃料電池堆包括至少一組單電池、正負極集流母板、二底端板；所述的集流板與各電池堆的底端板固定配合，構成一集成式燃料電池。
所述的集流板為一長方體形板，其各流體總通道的進口、出口分別設在正面、背面，其各流體支通道進口、出口設在與相應電池堆連接的側面。
所述的集流板為一長方體形板，其各流體總通道的進、出口均設在正面，其各流體支通道進、出口設在與相應電池堆連接的側面。
所述的電池堆為兩組，所述的集流板各流體總通道內設有一條與其垂直相通的支通道，這些支通道與各燃料電池相應的進出流體通道連接；所述的兩組電池堆設在集流板的兩側面並夾住且共用集流板，從而構成二合一集成式燃料電池。
所述的電池堆為四組，所述的集流板各流體總通道內設有兩條與其垂直相通的支通道，這些支通道與各燃料電池相應的進出流體通道連接；所述的四組電池堆設在集流板的兩側面並兩兩夾住且共用集流板，從而構成四合一集成式燃料電池。
所述的各燃料電池堆的集流母板導出的導流可通過任意串、並聯後輸出。
所述的單電池包括導流極板、質子交換膜電極，在質子交換膜電極兩邊各夾持一塊導流極板，構成一單電池。
與其它技術相比，該集成式燃料電池具有以下優點1.各個導流通道集中在燃料電池堆中間的一塊集流板上，可以使整個燃料電池更加緊湊，從而使體積減小。
2.燃料電池堆中間的一塊集流板設置了六個總流體通道，然後通過支流體通道與各燃料電池組的流體通道相連，使得整個燃料電池堆可以排列有很多組，而由於集流板在燃料電池堆中間，各個流體通道是整個燃料電池堆的一半長，避免了由於流體通道過長而引起的阻力及壓力損失等問題，使流體在電池堆中的每個單電池中分布更均勻。
3.從中間進行各種進、出流體分配的燃料電池堆，其集成更方便、容易，且裝配簡單。整個集成的燃料電池陣列，體積更緊湊。
4.流體流動距離變短，循環加快，使電化學反應更加均勻，有利於散熱，從而提高反應效率。
5.維修方便，如果某一個電池堆出了故障，那麼只需拆卸該電池堆進行維修。
發明內容
本發明的目的是在該集成式燃料電池技術發明基礎上作進一步技術發明的延伸與改進，使大功率甚至超大功率的集成式燃料電池可以實現模塊化、簡便、快速裝配、拆卸維修；並且使各個模塊化的燃料電池堆之間的串、並聯連接更加方便、合理，可以更容易滿足實際應用電壓、電流及功率需求。
本發明的目的可以通過以下技術方案來實現一種可以模塊化裝配的大規模集成式燃料電池，它由至少兩組燃料電池堆以及一塊中央總集流板組成，所述的中央總集流板內設有總進氫氣通道、總進冷卻水通道、總進空氣通道、總出空氣通道、總出冷卻水通道、總出氫氣通道，這些總通道內分別設有至少一條與其垂直相通的支進氫氣通道、支進冷卻水通道、支進空氣通道、支出空氣通道、支出冷卻水通道、支出氫氣通道，這些支通道與各燃料電池堆相應的進出流體通道連接；所述的中央總集流板的各流體通道是在同一塊板裡的不同區域或不同層面上，且互不串流；所述的燃料電池堆包括至少一組單電池、正負極集流母板、前、後端板；所述的中央總集流板與各燃料電池堆的端板固定配合，構成一集成式燃料電池；其特徵在於，所述的各燃料電池堆單獨封裝，構成一個獨立模塊，該獨立模塊通過其後端板上的緊固孔與中央總集流板上的緊固孔相對應，並通過螺杆緊固，並且該獨立模塊的前端板的六個流體孔道口也與中央總集流板上的六個支流體孔道口相對應。
所述的獨立模塊是用封裝帶方法封裝，其前、後端板採用絕緣材料，該前、後端板與封裝帶接觸的表面，經過機械加工，銑出一定深度的寬帶狀，使封裝帶恰好固定在這一寬帶範圍內並使封裝帶與燃料電池堆表面完全接觸。
所述的封裝帶採用不鏽鋼帶，在該不鏽鋼帶與燃料電池堆接觸表面墊入絕緣材料，該絕緣材料包括工程塑料、環氧板、膠木板材料或者塑料薄膜。
所述的獨立模塊是用套框式方法封裝，先加工一個塑料材料或不鏽鋼材料的套框，套框前端板上有六大流體道孔，可以直接與中央總集流板相連，後端有套框翻邊，翻邊四周邊緣有許多緊固孔，翻邊上面有一塊上蓋端板，端板四周邊緣有許多緊固孔，與翻邊四周邊緣的許多緊固孔一一相對應，並通過螺栓緊固可以將整個電池堆緊固成一個獨立的電池堆模塊。
所述的中央總集流板上可集成四組獨立模塊，左右側各二組，共四組。
所述的中央總集流板上可集成六組獨立模塊，左右側各三組，共六組。
所述的中央總集流板上可集成八組獨立模塊，左右側各四組，共八組；依此類推，甚至還可以集成更多組。
所述的中央總集流板可以為一長方體形或正方體形，其各流體總通道進口、出口分別設在正面、背面或者均設在正面，其各流體支通道進、出口設在與相應獨立模塊連接的側面。
所述的模塊化的燃料電池堆加工上，使中央總集流板左右兩側同一組的二個模塊中燃料電池同類極板加工完全一樣，使各個單電池正負極取向完全一致，使這二個模塊可以直接串聯連接；相鄰另一組的二個模塊中燃料電池同類極板加工完全一樣，但與相鄰組中的燃料電池同類極板成鏡像加工，使這一組各個單電池正負極取向、排列雖然完全一致，但與相鄰組的正負極取向恰好相反。
所述的獨立模塊前端、後端分別設置集流母板，作引出電流的正負極用，該集流母板導出的電流可通過任意串、並聯後輸出。
本發明中央總集流板各流體總通道進口設在正面的分別為總燃料氫氣通道進口，總氧化劑空氣通道進口，總冷卻流體通道進口；其各流體總通道出口設在背面的分別為總燃料氫氣通道出口，總氧化劑空氣通道出口，總冷卻流體通道出口；中央總集流板左側面與右側面上分別設許多與每個電池堆模塊相對應的六個支流體通道口，且互不串流，所有電池堆模塊中的每個支燃料氫氣進通道口與中央總集流板上的總燃料氫氣進通道相連；所有電池堆模塊中的每個支空氣進通道口都與總空氣進通道相連，所有電池堆模塊中的每個支冷卻流體進通道口都與總冷卻流體進通道相連；其它所有電池堆模塊中的每個支燃料氫氣出通道口與中央總集流板上的總燃料氫氣出通道相連，所有電池堆模塊中的每個支空氣出通道口都與總空氣出通道相連，所有電池堆模塊中的每個支冷卻流體出通道口都與總冷卻流體出通道相連。
這樣在同一塊中央總集流板上可以實現多個獨立封裝的電池堆模塊的集成，並且每個電池堆模塊都單獨與中央總集流板通過緊固螺杆相連，如果需要拆卸，每個電池堆模塊可以單獨拆卸，不影響其它模塊，由中央總集流板前面設三總進流體通道〔分別是氫氣、空氣、冷卻流體〕以及在背面設三總出流體通道〔分別是氫氣、空氣、冷卻流體〕，管路連接簡單、方便，不但體積小，而且不易造成混亂、滲漏等安全問題。
每個單獨封裝的燃料電池模塊前端、後端分別放置電流母板，作引出電流的正負極用。為了使整個多模塊集成式燃料電池中各電池堆模塊之間的正負極相連在空間與距離上顯得更合理，本發明在技術上還有以下特點1.中央總集流板上第一對左右相對應的二組電池堆模塊中採用相同的極板，這些極板無論在雙極板導流功能與導流場設計、加工，以及雙極板內部冷卻流體導流場等功能設計與加工都是一樣的，而且左右二側相對應的二組電池堆模塊中的所有雙極板在排列取向上也是一樣的，這樣可以保證二組電池堆模塊的正負排列取向也可以一樣，這樣可以使這二組電池堆模塊上的電流集流母板很容易實現正負極串聯連接，在空間上連接距離很近，也很合理。如圖7，在圖7中，7a為第一對相對應的二組電池堆模塊，7b，第二對相對應的二組電池堆模塊，12為中央總集流板，18、19為電池堆模塊中的正負極導流集流板，以串聯連接。
2.中央總集流板上第二對〔與第一對相鄰〕對應的二組電池堆模塊中也採用相同的極板，這些極板無論在雙極板導流功能與導流場設計與加工，以及雙極板內部冷卻流體導流場等功能設計與加工都是一樣的，但這二個電池堆模塊的導流板從機械加工，物理形狀上都完全與第一對中所採用的極板呈完全的鏡像對稱。這樣，第二對相對應的二個電池堆模塊中的所有雙極板儘管在取向排列上完全一樣，正負排列取向一樣，但恰好與第一對相對應的二個電池堆模塊中的所有極板的正負極取向恰好相反。這樣可以使這第二對相對應的二組電池堆模塊上的電流集流母板很容易實現正負極串聯連接，在空間上連接距離很近，也很合理。如圖8，在圖8中，7a為第一對相對應的二組電池堆模塊，7b為第二對相對應的二組電池堆模塊，7c、7d為第三對、第四對相對應的二組電池堆模塊，20、21、22、23、24、25、26、27為各電池堆模塊上的電流集流母板，作正負極。所以，這種極板設計與排列可以實現第二對二個電池堆模塊7b的串聯連接〔電流集流板25與26正負極直接相連，空間近，合理〕，而且可以實現第二對電池堆模塊7b與第一對電池堆模塊7a的串聯連接〔電流集流板24與20的直接相連，空間近，合理〕。
圖1為本發明採用封裝帶方法封裝的獨立模塊的結構示意圖；圖2為圖1中獨立模塊的前、後端板的結構示意圖；圖3為本發明採用套框式方法封裝的第一種獨立模塊的結構示意圖；圖4為本發明採用套框式方法封裝的第二種獨立模塊的結構示意圖；圖5為本發明獨立模塊與中央總集流板連接的結構示意圖；圖6為本發明中央總集流板的結構示意圖；圖7為本發明一種極板組合方式的結構示意圖；圖8為本發明另一種極板組合方式的結構示意圖；圖9為本發明具體實施例的結構示意圖；圖10為本發明的具體結構示意圖。
具體實施例方式
一種可以模塊化裝配的大規模集成式燃料電池，它由至少兩組燃料電池堆以及一塊中央總集流板組成，所述的中央總集流板內設有總進氫氣通道、總進冷卻水通道、總進空氣通道、總出空氣通道、總出冷卻水通道、總出氫氣通道，這些總通道內分別設有至少一條與其垂直相通的支進氫氣通道、支進冷卻水通道、支進空氣通道、支出空氣通道、支出冷卻水通道、支出氫氣通道，這些支通道與各燃料電池堆相應的進出流體通道連接；所述的中央總集流板的各流體通道是在同一塊板裡的不同區域或不同層面上，且互不串流；所述的燃料電池堆包括至少一組單電池、正負極集流母板、前、後端板；所述的中央總集流板與各燃料電池堆的端板固定配合，構成一集成式燃料電池；其特徵在於，所述的各燃料電池堆單獨封裝，構成一個獨立模塊，該獨立模塊通過其後端板上的緊固孔與中央總集流板上的緊固孔相對應，並通過螺杆緊固，並且該獨立模塊的前端板的六個流體孔道口也與中央總集流板上的六個支流體孔道口相對應。
所述的獨立模塊可用封裝帶方法封裝，如圖1、圖2所示，包括前端板1、後端板2，封裝帶3、螺帽4、螺杆5、燃料電池堆7，其前、後端板採用絕緣材料，該前、後端板與封裝帶接觸的表面，經過機械加工，銑出一定深度的寬帶狀，使封裝帶恰好固定在這一寬帶範圍內並使封裝帶與燃料電池堆表面完全接觸。
所述的獨立模塊還可用套框式方法封裝，如圖3、圖4所示，包括燃料電池堆7、連接螺釘8、頂緊螺釘9、套框蓋10、套框11，先加工一個塑料材料或不鏽鋼材料的套框，套框前端板上有六大流體道孔，可以直接與中央總集流板相連，上端有套框翻邊，翻邊四周邊緣有許多緊固孔，翻邊上面有一塊上蓋端板，端板四周邊緣有許多緊固孔，與翻邊四周邊緣的許多緊固孔一一相對應，並通過螺栓緊固可以將整個電池堆緊固成一個獨立的電池堆模塊。
所述的中央總集流板上可集成四組、六組、八組、甚至更多組獨立模塊，分設在中央總集流板左右兩側。
如圖5所示，為中央總集流板12與獨立模塊連接的結構示意圖，圖中包括空氣通孔13、冷卻水通孔14、氫氣通孔15、連接螺杆孔16、集流母板17。
如圖6所示，中央總集流板12可以為一長方體形或正方體形，其各流體總通道進口、出口分別設在正面、背面或者均設在正面，其各流體支通道進、出口設在與相應獨立模塊連接的側面。
所述的獨立模塊前端、後端分別設置集流母板，作引出電流的正負極用，該集流母板導出的電流可通過任意串、並聯後輸出。
如圖9所示，為本發明的一具體實施例，有8個電池堆模塊，每個電池堆模塊都採用單獨封裝，封裝後分別固定在中央總集流板上，並可在一種8個所有電池堆模塊都串聯連接的例子裡，可以實現在空間連接上既近又合理，圖9中，7a、7b、7c、7d分別為第一對、第二對、第三對、第四對互相對應的四組電池堆模塊；其中7a與7c二組的四個電池堆模塊中同類極板加工完全一樣，四個電池堆模塊中的各個單電池正負極取向完全一致，7b、7d二組的四個電池堆模塊中同類極板加工完全一樣，但與7a、7c二組的四個電池堆模塊中同類極板成鏡像加工，7b、7d二組的四個電池堆模塊中的各個單電池正負極取向完全一致，但與7a、7c二組的四個電池堆模塊中的各個單電池正負極取向恰好相反；12為中央總集流板20，21，22，23，24，25，26，27，28，29，30，31，32，33，34，35為各電池堆模塊上的電流集流母板，作正負極，其中21，22串聯直接，20，24串聯直接，25，26串聯直接，27，31串聯直接，29，30串聯直接，28，32串聯直接，33，34串聯直接，最後23，35電流集流母板可以作為整個集成式燃料電池正負極向外輸出端。
如圖10所示，為本發明的具體結構示意圖，圖中7a(7c，圖未示)組空氣流道F面與相鄰的7b(7d，圖未示)組H面的空氣流道成鏡像加工7a(7c，圖未示)組氫氣流道G面與相鄰的7b(7d，圖未示)組L面的氫氣流道成鏡像加工；12為中央總集流板。
權利要求
1.一種可以模塊化裝配的大規模集成式燃料電池，它由至少兩組燃料電池堆以及一塊中央總集流板組成，所述的中央總集流板內設有總進氫氣通道、總進冷卻水通道、總進空氣通道、總出空氣通道、總出冷卻水通道、總出氫氣通道，這些總通道內分別設有至少一條與其垂直相通的支進氫氣通道、支進冷卻水通道、支進空氣通道、支出空氣通道、支出冷卻水通道、支出氫氣通道，這些支通道與各燃料電池堆相應的進出流體通道連接；所述的中央總集流板的各流體通道是在同一塊板裡的不同區域或不同層面上，且互不串流；所述的燃料電池堆包括至少一組單電池、正負極集流母板、前、後端板；所述的中央總集流板與各燃料電池堆的端板固定配合，構成一集成式燃料電池；其特徵在於，所述的各燃料電池堆單獨封裝，構成一個獨立模塊，該獨立模塊通過其後端板上的緊固孔與中央總集流板上的緊固孔相對應，並通過螺杆緊固，並且該獨立模塊的前端板的六個流體孔道口也與中央總集流板上的六個支流體孔道口相對應。
2.根據權利要求1所述的可以模塊化裝配的大規模集成式燃料電池，其特徵在於，所述的獨立模塊是用封裝帶方法封裝，其前、後端板採用絕緣材料，該前、後端板與封裝帶接觸的表面，經過機械加工，銑出一定深度的寬帶狀，使封裝帶恰好固定在這一寬帶範圍內並使封裝帶與燃料電池堆表面完全接觸。
3.根據權利要求2所述的可以模塊化裝配的大規模集成式燃料電池，其特徵在於，所述的封裝帶採用不鏽鋼帶，在該不鏽鋼帶與燃料電池堆接觸表面墊入絕緣材料，該絕緣材料包括工程塑料、環氧板、膠木板材料或者塑料薄膜。
4.根據權利要求1所述的可以模塊化裝配的大規模集成式燃料電池，其特徵在於，所述的獨立模塊是用套框式方法封裝，先加工一個塑料材料或不鏽鋼材料的套框，套框前端板上有六大流體道孔，可以直接與中央總集流板相連，後端有套框翻邊，翻邊四周邊緣有許多緊固孔，翻邊上面有一塊上蓋端板，端板四周邊緣有許多緊固孔，與翻邊四周邊緣的許多緊固孔一一相對應，並通過螺栓緊固可以將整個電池堆緊固成一個獨立的電池堆模塊。
5.根據權利要求1所述的可以模塊化裝配的大規模集成式燃料電池，其特徵在於，所述的中央總集流板上可集成四組獨立模塊，左右側各二組，共四組。
6.根據權利要求1所述的可以模塊化裝配的大規模集成式燃料電池，其特徵在於，所述的中央總集流板上可集成六組獨立模塊，左右側各三組，共六組。
7.根據權利要求1所述的可以模塊化裝配的大規模集成式燃料電池，其特徵在於，所述的中央總集流板上可集成八組獨立模塊，左右側各四組，共八組；依此類推，甚至還可以集成更多組。
8.根據權利要求1所述的可以模塊化裝配的大規模集成式燃料電池，其特徵在於，所述的中央總集流板可以為一長方體形或正方體形，其各流體總通道進口、出口分別設在正面、背面或者均設在正面，其各流體支通道進、出口設在與相應獨立模塊連接的側面。
9.根據權利要求1所述的可以模塊化裝配的大規模集成式燃料電池，其特徵在於，所述的模塊化的燃料電池堆加工上，使中央總集流板左右兩側同一組的二個模塊中燃料電池同類極板加工完全一樣，使各個單電池正負極取向完全一致，使這二個模塊可以直接串聯連接；相鄰另一組的二個模塊中燃料電池同類極板加工完全一樣，但與相鄰組中的燃料電池同類極板成鏡像加工，使這一組各個單電池正負極取向、排列雖然完全一致，但與相鄰組的正負極取向恰好相反。
10.根據權利要求1所述的可以模塊化裝配的大規模集成式燃料電池，其特徵在於，所述的獨立模塊前端、後端分別設置集流母板，作引出電流的正負極用，該集流母板導出的電流可通過任意串、並聯後輸出。
全文摘要
本發明涉及一種可以模塊化裝配的大規模集成式燃料電池，它由至少兩組燃料電池堆以及一塊中央總集流板組成，所述的各燃料電池堆單獨封裝，構成一個獨立模塊，該獨立模塊通過其後端板上的緊固孔與中央總集流板上的緊固孔相對應，並通過螺杆緊固，並且該獨立模塊的前端板的六個流體孔道口也與中央總集流板上的六個支流體孔道口相對應；所述的中央總集流板左右二側的模塊同類極板加工完全一樣，但與相鄰組模塊同類極板成鏡像加工。與現有技術相比，本發明可使大功率甚至超大功率的集成式燃料電池可以實現模塊化，便於快速裝配與拆卸；並且可使各模塊之間的串、並聯連接更加方便、合理，更容易滿足實際應用電壓、電流及功率需求。
文檔編號H01M8/24GK1571206SQ03141840
公開日2005年1月26日 申請日期2003年7月25日 優先權日2003年7月25日
發明者胡裡清, 夏建偉, 吳忻, 趙景輝, 黃啟華, 章波 申請人:上海神力科技有限公司