專利名稱：燃料電池系統(tǒng)及其電堆的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
下面的描述涉及具有形成在單體電池堆的同一側(cè)上的燃料進口和燃料出口的燃 料電池系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
燃料電池系統(tǒng)(例如，聚合物電解質(zhì)膜燃料電池(PEMFC)系統(tǒng))使用具有氫離子 交換能力的聚合物電解質(zhì)膜。這里，PEMFC系統(tǒng)將通過重整烴類燃料(例如，甲醇或天然氣) 所產(chǎn)生的氫和源自氧化劑(例如來自空氣)的氧選擇性地傳輸?shù)骄酆衔镫娊赓|(zhì)膜，從而通 過氫和氧之間的電化學反應(yīng)產(chǎn)生功率和熱。燃料電池系統(tǒng)包括通過堆疊基本上產(chǎn)生功率和 熱的多個單體電池而形成的電堆(stack)。電堆中的每個單體電池包括膜電極組件(MEA)以及具有燃料通路和氧化劑通路 的隔板，膜電極組件由陽極、陰極、陽極與陰極之間的聚合物電解質(zhì)膜組成。含氫燃料通過 燃料通路供給到陽極，含氧氧化劑通過氧化劑通路供給到陰極。隔板形成燃料通路和氧化 劑通路，并將一個MEA的陽極和另一 MEA的陰極串聯(lián)連接。因此，電堆包括用于供給燃料和氧化劑的進口以及用于排出未反應(yīng)的燃料和氧化 劑的出口。即，在燃料進口和燃料出口之間形成燃料流動長度，在氧化劑進口和氧化劑出口 之間形成氧化劑流動長度。當進口和出口分別形成在電堆的不同側(cè)時，各個單體電池具有相同的燃料流動長 度和相同的氧化劑流動長度。然而，在進口和出口形成在電堆的同一側(cè)以提高電堆的空間利用率的情況下，各 個單體電池的燃料流動長度彼此不同，并且各個單體電池的氧化劑流動長度也彼此不同。 因此，燃料和氧化劑向單體電池的供給是不均勻的。在該背景部分中公開的以上信息僅僅為了加深對本發(fā)明背景的理解，因此，它可 以包含不構(gòu)成在本國對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說已經(jīng)知道的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的各個方面的實施例旨在提供一種燃料電池系統(tǒng)和一種電堆，所述電堆在 燃料進口和燃料出口形成在電堆的同一側(cè)的情況下，通過使每個單體電池的燃料流動長度 相等而能夠使得供給到每個單體電池的燃料均勻。本發(fā)明的各個方面旨在提供一種燃料電池系統(tǒng)和一種電堆，所述電堆在燃料進口 和燃料出口形成在電堆的同一側(cè)的情況下，通過使到達每個單體電池的燃料通路和氧化劑 通路的長度相等而能夠使得到達每個單體電池的燃料供給和氧化劑供給均勻。為了本發(fā)明的目的，術(shù)語“氧化劑”指適合于向燃料電池系統(tǒng)提供氧以產(chǎn)生功率的 任何物質(zhì)。優(yōu)選地，氧化劑可以以含氧氧化劑的形式例如以空氣的形式提供。根據(jù)一個實施例，一種燃料電池系統(tǒng)包括燃料供給裝置，被構(gòu)造成供給含氫燃 料；氧化劑供給裝置，被構(gòu)造成供給含氧氧化劑；電堆，被構(gòu)造成通過氫和氧的電化學反應(yīng)
7產(chǎn)生功率和熱。電堆包括堆疊在一起的多個單體電池，所述多個單體電池中的每個單體電池包 括隔板和設(shè)置在隔板之間的膜電極組件(MEA)；燃料進口，在電堆的第一端處連接到燃料 供給裝置，燃料進口被構(gòu)造成將燃料引入到所述多個單體電池；未反應(yīng)燃料出口，位于電堆 的第一端，未反應(yīng)燃料出口被構(gòu)造成將未反應(yīng)的燃料從電堆排出；燃料旁路通路，連接到燃 料進口，燃料旁路通路被構(gòu)造成將燃料從電堆的第一端旁路到電堆的第二端；燃料分配通 路，在電堆的第二端處連接到燃料旁路通路，并被構(gòu)造成將燃料分配到所述多個單體電池； 未反應(yīng)燃料引導(dǎo)通路，連接在燃料分配通路和未反應(yīng)燃料出口之間，未反應(yīng)燃料通路被構(gòu) 造成將未反應(yīng)的燃料引導(dǎo)到未反應(yīng)燃料出口。燃料旁路通路通過將隔板的延伸超過MEA的部分中的燃料旁路孔相連通來形成。燃料分配通路通過將隔板的延伸超過MEA的部分中的燃料供給孔相連通來形成， 燃料供給孔連接到隔板中的燃料通路的第一側(cè)。燃料旁路通路和燃料分配通路通過第一連通槽連接在一起，第一連通槽形成在所 述多個單體電池的位于電堆的所述第二端處的最外面的單體電池中的端板、絕緣體、集流 板和隔板中的至少一個中。電堆還包括氧化劑進口，被構(gòu)造成將氧化劑從氧化劑供給裝置引入到所述多個 單體電池；未反應(yīng)氧化劑出口，位于電堆的一側(cè)處，電堆的所述一側(cè)與電堆的設(shè)置有氧化劑 進口的一側(cè)相對；反應(yīng)冷卻氧化劑通路，在氧化劑進口和未反應(yīng)氧化劑出口之間延伸，反應(yīng) 冷卻氧化劑通路被構(gòu)造成將未反應(yīng)的氧化劑分配到單體電池，并被構(gòu)造成形成用于散熱的 氧化劑通路。反應(yīng)冷卻氧化劑通路被形成為沿著與燃料旁通路的延伸方向交叉的方向延伸。反應(yīng)冷卻氧化劑通路位于隔板中的相應(yīng)隔板的一側(cè)上，隔板中的相應(yīng)隔板的所述 一側(cè)與所述相應(yīng)隔板的設(shè)置有燃料通路的一側(cè)相對。每個單體電池的隔板中的第一隔板包括與MEA的一側(cè)相鄰的燃料通路，隔板中的 第二隔板包括與MEA的另一側(cè)相鄰的反應(yīng)冷卻氧化劑通路。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，一種燃料電池系統(tǒng)包括燃料供給裝置，被構(gòu)造成供給 含氫燃料；氧化劑供給裝置，被構(gòu)造成供給含氧氧化劑；電堆，被構(gòu)造成通過氫和氧的電化 學反應(yīng)產(chǎn)生功率和熱。其中，電堆包括堆疊在一起的多個單體電池，所述多個單體電池中 的每個單體電池包括隔板和設(shè)置在隔板之間的膜電極組件(MEA)；燃料進口，連接到燃料 供給裝置，燃料進口被構(gòu)造成將燃料引入到所述多個單體電池；未反應(yīng)燃料出口，位于電堆 的第一端，未反應(yīng)燃料出口被構(gòu)造成將未反應(yīng)的燃料從電堆排出；氧化劑進口，連接到氧化 劑供給裝置，氧化劑進口被構(gòu)造成將氧化劑從氧化劑供給裝置引入到所述多個單體電池； 未反應(yīng)氧化劑出口，被構(gòu)造成將未反應(yīng)的氧化劑從電堆排出，其中，燃料進口、未反應(yīng)燃料 出口、氧化劑進口和未反應(yīng)氧化劑出口形成在電堆的第一端處；燃料旁路通路，連接到燃料 進口，燃料旁路通路被構(gòu)造成將燃料從電堆的第一端旁路到電堆的第二端；燃料分配通路， 在電堆的第二端處連接到燃料旁路通路，并被構(gòu)造成將燃料分配到所述多個單體電池中的 每個單體電池；未反應(yīng)燃料引導(dǎo)通路，連接在燃料分配通路和未反應(yīng)燃料出口之間，未反應(yīng) 燃料通路被構(gòu)造成將未反應(yīng)的燃料引導(dǎo)到未反應(yīng)燃料出口。 電堆還包括氧化劑旁路通路，連接到氧化劑進口，氧化劑旁路通路被構(gòu)造成將氧化劑從電堆的第一端旁路到電堆的第二端；氧化劑分配通路，在電堆的第二端處連接到氧 化劑旁路通路，氧化劑分配通路被構(gòu)造成將氧化劑分配到所述多個單體電池中的每個單體 電池；未反應(yīng)氧化劑引導(dǎo)通路，連接在氧化劑分配通路和未反應(yīng)氧化劑出口之間，未反應(yīng)氧 化劑引導(dǎo)通路被構(gòu)造成將未反應(yīng)的氧化劑引導(dǎo)到未反應(yīng)氧化劑出口。燃料旁路通路通過將隔板的延伸超過MEA的部分中的燃料旁路孔相連通來形成， 氧化劑旁路通路通過將隔板的延伸超過MEA的部分中的氧化劑旁路孔相連通來形成。燃料分配通路通過將隔板的延伸超過MEA的部分中的燃料供給孔相連通來形成， 燃料供給孔連接到隔板中的燃料通路的第一側(cè)。未反應(yīng)燃料引導(dǎo)通路通過將隔板的延伸超過MEA的部分中的燃料出口孔相連通 來形成，燃料出口孔連接到隔板中的燃料通路的第二側(cè)。氧化劑分配通路通過將隔板的延伸超過MEA的部分中的氧化劑供給孔相連通來 形成，氧化劑供給孔連接到隔板中的氧化劑通路的第一側(cè)。未反應(yīng)氧化劑引導(dǎo)通路通過將隔板的延伸超過MEA的部分中的氧化劑出口孔相 連通來形成，氧化劑出口孔連接到隔板中的氧化劑通路的第二側(cè)。氧化劑旁路通路和氧化劑分配通路通過第二連通槽連接在一起，第二連通槽形成 在所述多個單體電池的位于電堆的所述第二端的最外面的單體電池中的端板、絕緣體、集 流板和隔板中的至少一個中。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，一種用于燃料電池系統(tǒng)的電堆被構(gòu)造成通過氫和氧的 電化學反應(yīng)產(chǎn)生功率和熱，所述電堆包括堆疊在一起的多個單體電池，所述多個單體電池 中的每個單體電池包括隔板和設(shè)置在隔板之間的膜電極組件(MEA)；燃料進口，連接到電 堆的第一端，并被構(gòu)造成將含氫燃料引入到單體電池；未反應(yīng)燃料出口，連接到電堆的所述 第一端，并被構(gòu)造成將未反應(yīng)的燃料從單體電池排出；燃料旁路通路，連接到燃料進口，燃 料旁路通路被構(gòu)造成將燃料從電堆的所述第一端旁路到電堆的第二端；燃料分配通路，在 電堆的所述第二端處連接到燃料旁路通路，并被構(gòu)造成將燃料分配到所述多個單體電池； 未反應(yīng)燃料引導(dǎo)通路，連接在燃料分配通路和未反應(yīng)燃料出口之間，未反應(yīng)燃料通路被構(gòu) 造成將未反應(yīng)的燃料引導(dǎo)到未反應(yīng)燃料出口。燃料旁路通路通過將隔板的延伸超過MEA的部分中的燃料旁路孔相連通來形成。燃料分配通路通過將隔板的延伸超過MEA的部分中的燃料供給孔相連通來形成， 燃料供給孔連接到隔板中的燃料通路的第一側(cè)。未反應(yīng)燃料引導(dǎo)通路通過將隔板的延伸超過MEA的部分中的燃料出口孔相連通 來形成，燃料出口孔連接到隔板中的燃料通路的第二側(cè)。燃料旁路通路和燃料分配通路通過第一連通槽連接在一起，第一連通槽形成在所 述多個單體電池的位于電堆的所述第二端處的最外面的單體電池中的端板、絕緣體、集流 板和隔板中的至少一個中。電堆還包括氧化劑進口，被構(gòu)造成將氧化劑從氧化劑供給裝置引入到所述多個 單體電池；未反應(yīng)氧化劑出口，位于電堆的一側(cè)處，電堆的所述一側(cè)與電堆的設(shè)置有氧化劑 進口的一側(cè)相對；反應(yīng)冷卻氧化劑通路，在氧化劑進口和未反應(yīng)氧化劑出口之間延伸，反應(yīng) 冷卻氧化劑通路被構(gòu)造成將未反應(yīng)的氧化劑分配到單體電池，并被構(gòu)造成形成用于散熱的 氧化劑通路。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，一種用于燃料電池系統(tǒng)的電堆被構(gòu)造成通過氫和氧的 電化學反應(yīng)產(chǎn)生功率和熱，所述電堆包括堆疊在一起的多個單體電池，所述多個單體電池 中的每個單體電池包括隔板和設(shè)置在隔板之間的膜電極組件(MEA)；燃料進口，連接到燃 料供給裝置，燃料進口被構(gòu)造成將燃料引入到所述多個單體電池；未反應(yīng)燃料出口，位于電 堆的第一端，未反應(yīng)燃料出口被構(gòu)造成將未反應(yīng)的燃料從電堆排出；氧化劑進口，連接到氧 化劑供給裝置，氧化劑進口被構(gòu)造成將氧化劑從氧化劑供給裝置傳送到單體電池；未反應(yīng) 氧化劑出口，被構(gòu)造成將未反應(yīng)的氧化劑從電堆排出，其中，燃料進口、未反應(yīng)燃料出口、氧 化劑進口和未反應(yīng)氧化劑出口形成在電堆的第一側(cè)處；燃料旁路通路，連接到燃料進口，燃 料旁路通路被構(gòu)造成將燃料從電堆的第一端旁路到電堆的第二端；燃料分配通路，在電堆 的第二端處連接到燃料旁路通路，并被構(gòu)造成將燃料分配到所述多個單體電池中的每個單 體電池；未反應(yīng)燃料引導(dǎo)通路，連接在燃料分配通路和未反應(yīng)燃料出口之間，未反應(yīng)燃料通 路被構(gòu)造成將未反應(yīng)的燃料引導(dǎo)到未反應(yīng)燃料出口。所述電堆還可以包括氧化劑旁路通路，連接到氧化劑進口，氧化劑旁路通路被構(gòu) 造成將氧化劑從電堆的所述第一端旁路到電堆的所述第二端；氧化劑分配通路，在電堆的 第二端處連接到氧化劑旁路通路，氧化劑分配通路被構(gòu)造成將氧化劑分配到所述多個單體 電池中的每個單體電池；未反應(yīng)氧化劑引導(dǎo)通路，連接在氧化劑分配通路和未反應(yīng)氧化劑 出口之間，未反應(yīng)氧化劑引導(dǎo)通路被構(gòu)造成將未反應(yīng)的氧化劑引導(dǎo)到未反應(yīng)氧化劑出口。燃料旁路通路還可以通過將隔板的延伸超過MEA的部分中的燃料旁路孔相連通 來形成，氧化劑旁路通路包括隔板的延伸超過MEA的部分中的氧化劑旁路孔的連通。燃料分配通路通過將隔板的延伸超過MEA的部分中的燃料供給孔相連通來形成， 燃料供給孔連接到隔板中的燃料通路的第一側(cè)，未反應(yīng)燃料引導(dǎo)通路通過將隔板的延伸超 過MEA的部分中的燃料出口孔相連通來形成，燃料出口孔連接到隔板中的燃料通路的第二 側(cè)。氧化劑分配通路通過將隔板的延伸超過MEA的部分中的氧化劑供給孔相連通來 形成，氧化劑供給孔連接到隔板中的氧化劑通路的第一側(cè)，未反應(yīng)氧化劑引導(dǎo)通路通過隔 板的延伸超過MEA的部分中的氧化劑出口孔相連通來形成，氧化劑出口孔連接到隔板中的 氧化劑通路的第二側(cè)。氧化劑旁路通路和氧化劑分配通路通過第二連通槽相連接，第二連通槽形成在所 述多個單體電池的位于電堆的所述第二端處的最外面的單體電池中的端板、絕緣體、集流 板和隔板中的至少一個中。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，旁路通過燃料旁路通路的燃料可以通過燃料分配通 路分配到各個單體電池，未反應(yīng)的燃料通過未反應(yīng)燃料引導(dǎo)通路進行引導(dǎo)，并可以從各個 單體電池排出，從而即使燃料進口和未反應(yīng)燃料出口形成在電堆的同一側(cè)，各個單體電池 的燃料流動長度仍可以彼此相等。因此，供給到各個單體電池的燃料供給裝置量可以是均 勻的。下面在標題為“具體實施方式
”的部分中描述這些和其它特征、方面和實施例。


通過結(jié)合附圖進行的以下詳細描述，根據(jù)本發(fā)明的實施例的以上和其它方面及特點將更易于理解，在附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一示例性實施例的燃料電池系統(tǒng)的示意圖。 圖2是如圖1所示的電堆的一部分的透視圖。 圖3是如圖2所示的電堆的一部分的分解透視圖。 圖4是如圖2所示的電堆的一部分的單體電池的分解透視圖。 圖5是如圖4所示的與MEA對應(yīng)的單體電池的隔板的俯視圖。 圖6是如圖2所示的電堆的一部分的端板、絕緣體和集流板的分解透視圖。 圖7示出了根據(jù)本發(fā)明第二示例性實施例的燃料電池系統(tǒng)的示意圖。 圖8是如圖7所示的電堆的一部分的透視圖。 圖9是如圖8所示的電堆的一部分的分解透視圖。 圖10是如圖8所示的電堆的一部分的單體電池的分解透視圖。 圖11是如圖10所示的與MEA對應(yīng)的單體電池的陽極側(cè)隔板的俯視圖。 圖12是如圖10所示的與MEA對應(yīng)的單體電池的陰極側(cè)隔板的俯視圖。 圖13示出了如圖8所示的電堆的端板、絕緣體和集流板的分解透視圖。 在附圖中指示特定元件的標號說明
100,200 燃料電池系統(tǒng)
11 重整裝置 21 氧化劑泵 31 =MEA
33、233:陰極側(cè)隔板
321 燃料通路
2331 氧化劑通路
41 緊固構(gòu)件
43、243 絕緣體
421、431、422、432 燃料旁路孔
2421、2431 氧化劑旁路孔
51,251 燃料進口
53、253 燃料旁路通路
54 燃料分配通路
55:未反應(yīng)燃料引導(dǎo)通路
61,261 氧化劑進口
63 反應(yīng)冷卻氧化劑通路
264 氧化劑分配通路
2631 氧化劑旁路孔
2651 氧化劑出口孔
10 燃料供給裝置 20 氧化劑供給裝置 30,230 電堆 32、232 陽極側(cè)隔板
322、323、2332、2333 連接件 34,234 墊片 42、242 集流板
44、244 端板 52,252 未反應(yīng)燃料出口
541 燃料供給孔 551 燃料出口孔 62、262 未反應(yīng)氧化劑出口 263 氧化劑旁路通路 265 未反應(yīng)氧化劑引導(dǎo)通路 2641 氧化劑供給孔 71,72 第一和第二連通槽
具體實施例方式
在下文中，參照附圖示出了本發(fā)明的特定示例性實施例。如本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當 明白的，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，可以以各種不同的方式修改所描述的實施例。附圖和描述應(yīng)當被視為實質(zhì)上示例性的，而不是限制性的。在整個說明書中，相同的 標號表示相同的元件。圖1是根據(jù)本發(fā)明第一示例性實施例的燃料電池系統(tǒng)的示意圖。參照圖1，燃料電 池系統(tǒng)(在下文中稱作系統(tǒng))100包括用于供給含氫燃料的燃料供給裝置10、用于供給含氧 氧化劑的氧化劑供給裝置20和電堆30，電堆30被構(gòu)造成通過氫和氧之間的電化學反應(yīng)產(chǎn) 生功率和熱。例如，燃料供給裝置10在重整裝置11中重整液體燃料，并使用通過燃料泵的驅(qū)動 從燃料箱供給的含氫液體燃料(例如，甲醇、乙醇)或天然氣來產(chǎn)生氫氣，然后將產(chǎn)生的氫 氣供給到電堆30。燃料供給裝置10可以將含氫液體燃料直接供給到電堆30，在這種情況下，可以省 去重整裝置11。為了方便起見，將從燃料供給裝置10供給到電堆30的燃料稱作氫氣。因 此，燃料供給裝置10將例如氫氣供給到電堆30。氧化劑供給裝置20通過驅(qū)動氧化劑泵21將含氧空氣供給到電堆30。從氧化劑供 給裝置20供給的氧化劑和從燃料供給裝置10供給的燃料獨立地供給到電堆30，并在電堆 30中流通時經(jīng)歷氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)。圖2是圖1的電堆的一部分的透視圖，圖3是圖2的電堆的一部分的分解透視圖。 參照圖1和圖2，電堆30可以通過堆疊多個單體電池⑶并使用緊固構(gòu)件41緊固多個單體 電池⑶的最外邊緣來形成。每個單體電池⑶包括膜電極組件(MEA) 31以及分別設(shè)置在MEA 31的兩側(cè)的陽極 側(cè)隔板32和陰極側(cè)隔板33，隔板使得燃料和氧化劑從MEA 31的一側(cè)傳遞到MEA 31的另一 側(cè)。這里，在附圖中未具體示出陽極和陰極。然而，陽極側(cè)隔板32將燃料供給到MEA 31的 陽極，陰極側(cè)隔板33將氧化劑供給到MEA 31的陰極。陰極側(cè)隔板33和陽極側(cè)隔板32設(shè) 置在MEA 31的相對側(cè)上。在每一側(cè)設(shè)置的單體電池堆的最后的或最外面的單體電池的外側(cè)處，電堆30依 次設(shè)置有集流板42、絕緣體43和端板44。緊固構(gòu)件41將單體電池⑶、集流板42、絕緣體 43和端板44緊固在一起。另外，電堆30被構(gòu)造成接收供給的燃料和氧化劑，并在產(chǎn)生功率 和熱的反應(yīng)之后排出未反應(yīng)的燃料和未反應(yīng)的氧化劑。例如，電堆30利用燃料進口 51、未反應(yīng)燃料出口 52、燃料旁路通路53、燃料分配 通路54和未反應(yīng)燃料引導(dǎo)通路55在每個單體電池CU中形成燃料通路，并利用氧化劑進口 61、未反應(yīng)氧化劑出口 62和反應(yīng)冷卻氧化劑通路63在每個單體電池CU中形成氧化劑通路 (參見圖1)。燃料進口 51連接到燃料供給裝置10，用于使燃料流入到電堆30中的單體電池 Cu。未反應(yīng)燃料出口 52連接到電堆的與燃料進口 51相同的一側(cè)，并被構(gòu)造成將未反應(yīng)的 燃料從電堆30中的單體電池CU排出。也就是說，燃料進口 51和未反應(yīng)燃料出口 52在電堆30的一側(cè)(例如，圖2的電 堆的下部)連接到端板44，從而將燃料引入到單體電池CU中，并將未反應(yīng)的燃料從單體電 池CU排出。因此，外部結(jié)合到電堆30的管道布置結(jié)構(gòu)可以是簡單的。此外，在燃料進口 51和未反應(yīng)燃料出口 52在電堆30的同一側(cè)形成在端板44上 的情況下，燃料旁路通路53、燃料分配通路54和未反應(yīng)燃料弓I導(dǎo)通路55可以具有使形成在每個單體電池CU中的燃料通路的長度相等的結(jié)構(gòu)，從而使得每個單體電池CU中的燃料供 給量均勻。返回參照圖1和圖3，燃料旁路通路53在電堆30的端部從電堆30的燃料進口 51 延伸以使燃料旁路到電堆30的第二端，并穿過所有堆疊的單體電池CU。燃料分配通路54 在電堆30的第二端連接到燃料旁路通路53 (參見圖6)，并且也穿過所有堆疊的單體電池 CU。另外，未反應(yīng)燃料引導(dǎo)通路55從電堆30的第二端延伸到未反應(yīng)燃料出口 52，并穿過所 有堆疊的單體電池⑶。因此，燃料旁路通路53將從燃料進口 51供給的燃料傳送到(例如，旁路到)電堆 30的相對端。燃料分配通路54連接到燃料旁路通路53，并將燃料分配到各個單體電池⑶。 未反應(yīng)燃料引導(dǎo)通路55將未反應(yīng)的燃料從各個單體電池CU引導(dǎo)到未反應(yīng)燃料出口 52，并 提供使各個單體電池CU的燃料流動長度相等的結(jié)構(gòu)。根據(jù)第一示例性實施例，電堆30被構(gòu)造成將氧化劑供給到陰極側(cè)隔板33，用于在 相應(yīng)的單體電池⑶中與燃料的反應(yīng)，并被構(gòu)造成形成氧化劑通路，用于消散在電堆30中產(chǎn) 生的熱。因此，由于不需要用于散熱的附加冷卻裝置，所以電堆30可以簡化系統(tǒng)100的結(jié) 構(gòu)。氧化劑進口 61與氧化劑供給裝置20連接，以將氧化劑供給到電堆30中的單體電 池⑶。未反應(yīng)氧化劑出口 62形成在電堆30的與電堆30的設(shè)置有氧化劑進口 61的一側(cè)相 對的一側(cè)，并被構(gòu)造成將未反應(yīng)的氧化劑從電堆30中的單體電池CU排出。也就是說，反應(yīng) 冷卻氧化劑通路63被形成為與彼此平行形成的燃料旁路通路53、燃料分配通路54和未反 應(yīng)燃料引導(dǎo)通路55交叉(即，反應(yīng)冷卻通路所在的平面與燃料旁路和分配的平面垂直)。在這種情況下，反應(yīng)冷卻氧化劑通路63從氧化劑進口 61延伸到未反應(yīng)氧化劑出 口 62，以形成用于散熱的氧化劑通路，同時將用于反應(yīng)的氧化劑分配到各個單體電池CU。 因為在每個單體電池CU中形成的氧化劑通路長度彼此相等，所以各個單體電池CU的氧化 劑供給量是均勻的。圖4是如圖2所示的電堆的一部分的單體電池的分解透視圖。圖5是如圖4所示 的與MEA對應(yīng)的單體電池的隔板的一側(cè)的俯視圖。圖6是如圖2所示的電堆的一部分中的 端板44、絕緣體43和集流板42的分解透視圖。參照圖4至圖6，燃料旁路通路53通過將陽極側(cè)隔板32和陰極側(cè)隔板33中的與 MEA 31的外部(例如，隔板的延伸超過MEA的部分)對應(yīng)的燃料旁路孔531相連通來形成。 與陽極側(cè)隔板32和陰極側(cè)隔板33的厚度相比，MEA 31具有可忽略的厚度。墊片34(參見 圖5)設(shè)置在兩個隔板32和33之間，從而當形成并堆疊單體電池CU時，在這兩個隔板32 和33之間形成氣密結(jié)構(gòu)。燃料分配通路54通過將陽極側(cè)隔板32和陰極側(cè)隔板33中的與MEA 31的外部 (例如，隔板的延伸超過MEA的部分)對應(yīng)的燃料供給孔541相連通來形成。燃料供給孔 541連接到燃料分配通路54的形成在陽極側(cè)隔板32處的燃料通路321的一側(cè)。用于燃料 供給孔541和燃料通路321的連接件322 (參見圖5)以如下結(jié)構(gòu)形成，即，在與墊片34交 叉的同時保持氣密密封(或密封封接)，其中，墊片34將陽極側(cè)隔板32和陰極側(cè)隔板33氣 密密封(或密封封接)。燃料旁路通路53和燃料分配通路54在燃料進口的相對側(cè)連接到第一連通槽71 (參見圖6)，從而將旁路通過燃料旁路通路53的燃料傳送到燃料分配通路54。第一連通 槽71可以形成在最后的單體電池CU的端板44、絕緣體43、集流板42或隔板32和33中， 最后的單體電池CU設(shè)置在電堆的與電堆的設(shè)置有燃料進口的端部相對的端部。為了方便 起見，根據(jù)第一示例性實施例，將第一連通槽71示為形成在端板44中，如圖6所示。反應(yīng)冷卻氧化劑通路63形成在陰極側(cè)隔板33中或形成在陰極側(cè)隔板33上。反 應(yīng)冷卻氧化劑通路63與MEA 31相鄰地設(shè)置在MEA 31的與設(shè)置燃料通路321的一側(cè)相對 的一側(cè)上。也就是說，在單體電池⑶中，陽極側(cè)隔板32在MEA 31的一側(cè)對應(yīng)于燃料通路 321，陰極側(cè)隔板33在MEA 31的另一側(cè)對應(yīng)于反應(yīng)冷卻氧化劑通路63。因此，通過燃料通 路321供給的燃料可以與通過反應(yīng)冷卻氧化劑通路63供給的氧化劑發(fā)生電化學反應(yīng)，從而 產(chǎn)生功率和熱。未反應(yīng)燃料引導(dǎo)通路55通過將陽極側(cè)隔板32和陰極側(cè)隔板33中的與MEA 31的 外部對應(yīng)的燃料出口孔551相連通來形成。燃料出口孔551連接到燃料通路321的形成在 陽極側(cè)隔板32處的燃料供給孔541的相對側(cè)。燃料出口孔551和燃料通路321的連接件 323 (參見圖5)以如下結(jié)構(gòu)形成，即，在與墊片34交叉的同時保持氣密密封(或密封封接)， 其中，墊片34將陽極側(cè)隔板32和陰極側(cè)隔板33氣密密封(或密封封接)。在這種情況下，燃料旁路通路53還通過連接到集流板42的燃料旁路孔421和連 接到絕緣體43的燃料旁路孔431而連接到陽極側(cè)隔板32和陰極側(cè)隔板33中的燃料旁路 孔531。另外，燃料分配通路54還通過連接到集流板42的燃料旁路孔422和連接到絕緣體 43的燃料旁路孔432而連接到陽極側(cè)隔板32和陰極側(cè)隔板33中的燃料供給孔541。在下文中，將描述本發(fā)明的第二示例性實施例。為了簡便起見，不再重復(fù)與第一示 例性實施例的部件類似或相同的部件的描述。根據(jù)第一示例性實施例，系統(tǒng)100可以在電 堆30的同一側(cè)形成燃料進口 51和未反應(yīng)燃料出口 52的同時，使得每個單體電池CU的燃 料流動長度相等。根據(jù)第二示例性實施例，系統(tǒng)200的氧化劑通路與先前實施例的氧化劑通路不 同。在第二示例性實施例中，氧化劑進口 261和未反應(yīng)氧化劑出口 262形成在電堆230的 相同端，從而提供使各個單體電池CU的氧化劑通路長度相等的結(jié)構(gòu)。圖7是根據(jù)本發(fā)明第二示例性實施例的燃料電池系統(tǒng)的示意圖。在第二示例性實 施例中，電堆230包括均形成在電堆的同一側(cè)的燃料進口 251、未反應(yīng)燃料出口 252、氧化劑 進口 261和未反應(yīng)氧化劑出口 262。電堆230還可以包括氧化劑旁路通路263、氧化劑分配通路264和未反應(yīng)氧化劑引 導(dǎo)通路265，從而在單體電池CU中形成氧化劑通路。電堆230可以使用與在第一示例性實 施例中相同或類似的燃料進口 51、未反應(yīng)燃料出口 52、燃料旁路通路53、燃料分配通路54 和未反應(yīng)燃料引導(dǎo)通路55。另外，第二示例性實施例的燃料通路321可以與在第一示例性實施例中描述的燃 料通路321類似。此外，第二示例性實施例的氧化劑通路2331還可以遵循與第一示例性 實施例的燃料通路321的設(shè)計類似的設(shè)計。例如，氧化劑進口 261可以連接到氧化劑供給 裝置20，以將氧化劑吸入到電堆230(即，單體電池(⑶))中。未反應(yīng)氧化劑出口 262可以 連接到電堆的與氧化劑進口 261連接的一端相同的一端，并可以將未反應(yīng)的氧化劑從電堆 230排出，S卩，從單體電池CU排出。氧化劑通路和燃料通路也可以沿相同的方向形成。
14
也就是說，氧化劑進口 261和未反應(yīng)氧化劑出口 262連接到設(shè)置在電堆230的一 端(例如，圖8的電堆的下部)的端板244，從而將氧化劑提供到單體電池CU，并將未反應(yīng) 的氧化劑從單體電池CU排出。因此，可以將簡單的管道布置結(jié)構(gòu)連接到電堆230。此外，即使氧化劑進口 261和未反應(yīng)氧化劑出口 262形成在電堆230的同一端板 244中，氧化劑旁路通路263、氧化劑分配通路264和未反應(yīng)氧化劑引導(dǎo)通路265仍可以使 分別形成在單體電池CU中的氧化劑通路長度相等，由此保持到達每個單體電池CU的氧化 劑供給量均勻。返回參照圖7和圖9，氧化劑旁路通路263從位于電堆230 —端的氧化劑進口 261 延伸到電堆的相對端，并穿過所有堆疊的單體電池Cu。氧化劑分配通路264在電堆的最外 面的單體電池的連通槽72(參見圖13)中連接到氧化劑旁路通路263，并延伸穿過每個堆疊 的單體電池CU。另外，未反應(yīng)氧化劑引導(dǎo)通路265連接到每個單體電池CU的氧化劑分配 通路264，以到達未反應(yīng)氧化劑出口 262，從而將未反應(yīng)的氧化劑引導(dǎo)到未反應(yīng)氧化劑出口 262。因此，氧化劑旁路通路263被構(gòu)造成將從氧化劑進口 261引入的氧化劑旁路到電 堆230的相對端。氧化劑分配通路264在沿著氧化劑進口 261的方向從氧化劑進口 261的 相對側(cè)返回的同時將氧化劑分配到單體電池CU。未反應(yīng)氧化劑引導(dǎo)通路265跨過單體電池 CU將未反應(yīng)的氧化劑從氧化劑分配通路引導(dǎo)到未反應(yīng)氧化劑出口 262。因此，各個單體電 池CU的氧化劑通路長度可以是均勻的。圖10是如圖8所示的電堆的一部分的單體電池的分解透視圖。圖11是與MEA對 應(yīng)的單體電池的陽極側(cè)隔板的俯視圖。圖12是與MEA對應(yīng)的單體電池的陰極側(cè)隔板的俯 視圖。圖13是如圖8所示的電堆的一部分的端板、絕緣體和集流板的分解透視圖。參照圖10至圖13，氧化劑旁路通路263通過將陽極側(cè)隔板232和陰極側(cè)隔板233 中的與MEA 31的外部(例如，隔板的延伸超過MEA的部分)對應(yīng)的氧化劑旁路孔2631相 連通來形成。與陽極側(cè)隔板232和陰極側(cè)隔板233的厚度相比，MEA 31具有可忽略的厚度。 墊片234(參見圖11和圖12)可以設(shè)置在兩個隔板232和233之間，從而當形成并堆疊單 體電池⑶時，在這兩個隔板232和233之間形成氣密結(jié)構(gòu)。氧化劑分配通路264通過將陽極側(cè)隔板232和陰極側(cè)隔板233中的與MEA 31的外 部(例如，隔板的延伸超過MEA的部分)對應(yīng)的氧化劑供給孔2641相連通來形成。氧化劑 供給孔2641連接到陰極側(cè)隔板233中的氧化劑通路2331的一側(cè)。用于氧化劑供給孔2641 和氧化劑通路2331的連接件2333(參見圖12)以如下結(jié)構(gòu)形成，即，在與墊片234交叉的 同時保持氣密密封(或密封封接)，其中，墊片234將陽極側(cè)隔板232和陰極側(cè)隔板233氣 密密封(或密封封接)。參照圖13，氧化劑旁路通路263和氧化劑分配通路264在氧化劑進口的相對側(cè)連 接到第二連通槽72，從而將通過氧化劑旁路通路263而旁路的氧化劑傳送到氧化劑分配通 路264。第二連通槽72可以形成在最后的單體電池⑶的端板244、絕緣體243、集流板242 或隔板232和隔板233中。為了方便起見，根據(jù)第二示例性實施例，將第一連通槽71和第 二連通槽72示為形成在端板244中。未反應(yīng)氧化劑引導(dǎo)通路265通過將形成在陽極側(cè)隔板232和陰極側(cè)隔板233中的 與MEA 31的外部對應(yīng)的氧化劑出口孔2651相連通來形成。氧化劑出口孔2651連接到氧
15化劑通路2331的形成在陰極側(cè)隔板233中的氧化劑供給孔2641的相對側(cè)。氧化劑出口孔 2651和氧化劑通路2331的連接件2332和2333 (參見圖12)以如下結(jié)構(gòu)形成，即，在與墊片 234交叉的同時保持氣密密封(或密封封接)，其中，墊片234為陽極側(cè)隔板232和陰極側(cè) 隔板233提供氣密密封(或密封封接)。在這種情況下，氧化劑旁路通路263還通過連接到集流板242的氧化劑旁路孔 2421和絕緣體243的氧化劑旁路孔2431連接到形成在陽極側(cè)隔板232和陰極側(cè)隔板233 中的氧化劑旁路孔2631。另外，氧化劑分配通路264還通過連接到集流板242的氧化劑旁 路孔2421和絕緣體243的氧化劑旁路孔2431連接到形成在陽極側(cè)隔板232和陰極側(cè)隔板 233中的氧化劑供給孔2641。雖然結(jié)合目前被視為實際的示例性實施例的內(nèi)容描述了本發(fā)明，但應(yīng)當理解，本 發(fā)明不限于所公開的實施例，而是相反，本發(fā)明意在覆蓋包括在權(quán)利要求書的精神和范圍 內(nèi)的各種修改和等同布置。連接孔(例如，燃料旁路或氧化劑旁路以及燃料供給孔或氧化劑供給孔)也可以 形成并連接在隔板的與MEA的外部對應(yīng)的部分中。
權(quán)利要求
一種燃料電池系統(tǒng)，所述燃料電池系統(tǒng)包括燃料供給裝置，被構(gòu)造成供給含氫燃料；氧化劑供給裝置，被構(gòu)造成供給含氧氧化劑；電堆，被構(gòu)造成通過氫和氧的電化學反應(yīng)產(chǎn)生功率和熱，其中，電堆包括堆疊在一起的多個單體電池，所述多個單體電池中的每個單體電池包括隔板和設(shè)置在隔板之間的膜電極組件；燃料進口，在電堆的第一端處連接到燃料供給裝置，燃料進口被構(gòu)造成將燃料引入到所述多個單體電池；未反應(yīng)燃料出口，位于電堆的第一端，未反應(yīng)燃料出口被構(gòu)造成將未反應(yīng)的燃料從電堆排出；燃料旁路通路，連接到燃料進口，燃料旁路通路被構(gòu)造成將燃料從電堆的第一端旁路到電堆的第二端；燃料分配通路，在電堆的第二端處連接到燃料旁路通路，并被構(gòu)造成將燃料分配到所述多個單體電池；未反應(yīng)燃料引導(dǎo)通路，連接在燃料分配通路和未反應(yīng)燃料出口之間，未反應(yīng)燃料通路被構(gòu)造成將未反應(yīng)的燃料引導(dǎo)到未反應(yīng)燃料出口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，燃料旁路通路通過將隔板的延伸超過 膜電極組件的部分中的燃料旁路孔相連通來形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，燃料分配通路通過將隔板的延伸超過 膜電極組件的部分中的燃料供給孔相連通來形成，燃料供給孔連接到隔板中的燃料通路的 第一側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，未反應(yīng)燃料引導(dǎo)通路通過將隔板的延 伸超過膜電極組件的部分中的燃料出口孔相連通來形成，燃料出口孔連接到隔板中的燃料 通路的第二側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，燃料旁路通路和燃料分配通路通過第 一連通槽連接在一起，第一連通槽形成在所述多個單體電池的位于電堆的所述第二端處的 最外面的單體電池中的端板、絕緣體、集流板和隔板中的至少一個中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，電堆還包括氧化劑進口，被構(gòu)造成將氧化劑從氧化劑供給裝置引入到所述多個單體電池；未反應(yīng)氧化劑出口，位于電堆的一側(cè)處，電堆的所述一側(cè)與電堆的設(shè)置有氧化劑進口 的一側(cè)相對；反應(yīng)冷卻氧化劑通路，在氧化劑進口和未反應(yīng)氧化劑出口之間延伸，反應(yīng)冷卻氧化劑 通路被構(gòu)造成將未反應(yīng)的氧化劑分配到單體電池，并被構(gòu)造成形成用于散熱的氧化劑通路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，反應(yīng)冷卻氧化劑通路被形成為沿著與 燃料旁通路的延伸方向交叉的方向延伸。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，反應(yīng)冷卻氧化劑通路位于隔板中的相 應(yīng)隔板的一側(cè)上，隔板中的相應(yīng)隔板的所述一側(cè)與所述相應(yīng)隔板的設(shè)置有燃料通路的一側(cè) 相對。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，每個單體電池的隔板中的第一隔板包括與膜電極組件的一側(cè)相鄰的燃料通路，隔板中的第二隔板包括與膜電極組件的另一側(cè)相 鄰的反應(yīng)冷卻氧化劑通路。
10.一種燃料電池系統(tǒng)，所述燃料電池系統(tǒng)包括燃料供給裝置，被構(gòu)造成供給含氫燃 料；氧化劑供給裝置，被構(gòu)造成供給含氧氧化劑；電堆，被構(gòu)造成通過氫和氧的電化學反應(yīng) 產(chǎn)生功率和熱，其中，電堆包括堆疊在一起的多個單體電池，所述多個單體電池中的每個單體電池包括隔板和設(shè)置在 隔板之間的膜電極組件；燃料進口，連接到燃料供給裝置，燃料進口被構(gòu)造成將燃料引入到所述多個單體電池；未反應(yīng)燃料出口，位于電堆的第一端，未反應(yīng)燃料出口被構(gòu)造成將未反應(yīng)的燃料從電 堆排出；氧化劑進口，連接到氧化劑供給裝置，氧化劑進口被構(gòu)造成將氧化劑從氧化劑供給裝 置引入到所述多個單體電池；未反應(yīng)氧化劑出口，被構(gòu)造成將未反應(yīng)的氧化劑從電堆排出，其中，燃料進口、未反應(yīng) 燃料出口、氧化劑進口和未反應(yīng)氧化劑出口形成在電堆的第一端處；燃料旁路通路，連接到燃料進口，燃料旁路通路被構(gòu)造成將燃料從電堆的所述第一端 旁路到電堆的第二端；燃料分配通路，在電堆的所述第二端處連接到燃料旁路通路，并被構(gòu)造成將燃料分配 到所述多個單體電池中的每個單體電池；未反應(yīng)燃料引導(dǎo)通路，連接在燃料分配通路和未反應(yīng)燃料出口之間，未反應(yīng)燃料通路 被構(gòu)造成將未反應(yīng)的燃料引導(dǎo)到未反應(yīng)燃料出口。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，電堆還包括氧化劑旁路通路，連接到氧化劑進口，氧化劑旁路通路被構(gòu)造成將氧化劑從電堆的所 述第一端旁路到電堆的所述第二端；氧化劑分配通路，在電堆的所述第二端處連接到氧化劑旁路通路，氧化劑分配通路被 構(gòu)造成將氧化劑分配到所述多個單體電池中的每個單體電池；未反應(yīng)氧化劑引導(dǎo)通路，連接在氧化劑分配通路和未反應(yīng)氧化劑出口之間，未反應(yīng)氧 化劑引導(dǎo)通路被構(gòu)造成將未反應(yīng)的氧化劑引導(dǎo)到未反應(yīng)氧化劑出口。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，燃料旁路通路通過將隔板的延伸超 過膜電極組件的部分中的燃料旁路孔相連通來形成，氧化劑旁路通路通過將隔板的延伸超 過膜電極組件的部分中的氧化劑旁路孔相連通來形成。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，燃料分配通路通過將隔板的延伸超 過膜電極組件的部分中的燃料供給孔相連通來形成，燃料供給孔連接到隔板中的燃料通路 的第一側(cè)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，未反應(yīng)燃料引導(dǎo)通路通過將隔板的 延伸超過膜電極組件的部分中的燃料出口孔相連通來形成，燃料出口孔連接到隔板中的燃 料通路的第二側(cè)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，氧化劑分配通路通過將隔板的延伸 超過膜電極組件的部分中的氧化劑供給孔相連通來形成，氧化劑供給孔連接到隔板中的氧化劑通路的第一側(cè)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，未反應(yīng)氧化劑引導(dǎo)通路通過將隔板 的延伸超過膜電極組件的部分中的氧化劑出口孔相連通來形成，氧化劑出口孔連接到隔板 中的氧化劑通路的第二側(cè)。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，氧化劑旁路通路和氧化劑分配通路 通過第二連通槽連接在一起，第二連通槽形成在所述多個單體電池的位于電堆的所述第二 端的最外面的單體電池中的端板、絕緣體、集流板和隔板中的至少一個中。
18.一種用于燃料電池系統(tǒng)的電堆，所述電堆被構(gòu)造成通過氫和氧的電化學反應(yīng)產(chǎn)生 功率和熱，所述電堆包括堆疊在一起的多個單體電池，所述多個單體電池中的每個單體電池包括隔板和設(shè)置在 隔板之間的膜電極組件；燃料進口，連接到電堆的第一端，并被構(gòu)造成將含氫燃料引入到單體電池；未反應(yīng)燃料出口，連接到電堆的所述第一端，并被構(gòu)造成將未反應(yīng)的燃料從單體電池 排出；燃料旁路通路，連接到燃料進口，燃料旁路通路被構(gòu)造成將燃料從電堆的所述第一端 旁路到電堆的第二端；燃料分配通路，在電堆的所述第二端處連接到燃料旁路通路，并被構(gòu)造成將燃料分配 到所述多個單體電池；未反應(yīng)燃料引導(dǎo)通路，連接在燃料分配通路和未反應(yīng)燃料出口之間，未反應(yīng)燃料通路 被構(gòu)造成將未反應(yīng)的燃料引導(dǎo)到未反應(yīng)燃料出口。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的電堆，其中，燃料旁路通路通過將隔板的延伸超過膜電極 組件的部分中的燃料旁路孔相連通來形成。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的電堆，其中，燃料分配通路通過將隔板的延伸超過膜電極 組件的部分中的燃料供給孔相連通來形成，燃料供給孔連接到隔板中的燃料通路的第一 側(cè)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的電堆，其中，未反應(yīng)燃料引導(dǎo)通路通過將隔板的延伸超過 膜電極組件的部分中的燃料出口孔相連通來形成，燃料出口孔連接到隔板中的燃料通路的第二側(cè)。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的電堆，其中，燃料旁路通路和燃料分配通路通過第一連通 槽連接在一起，第一連通槽形成在所述多個單體電池的位于電堆的所述第二端處的最外面 的單體電池中的端板、絕緣體、集流板和隔板中的至少一個中。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的電堆，其中，電堆還包括氧化劑進口，被構(gòu)造成將氧化劑從氧化劑供給裝置引入到所述多個單體電池；未反應(yīng)氧化劑出口，位于電堆的一側(cè)處，電堆的所述一側(cè)與電堆的設(shè)置有氧化劑進口 的一側(cè)相對；反應(yīng)冷卻氧化劑通路，在氧化劑進口和未反應(yīng)氧化劑出口之間延伸，反應(yīng)冷卻氧化劑 通路沿著燃料旁路通路的交叉方向形成，并被構(gòu)造成將未反應(yīng)的氧化劑分配到單體電池， 并被構(gòu)成形成用于散熱的氧化劑通路。
24.一種用于燃料電池系統(tǒng)的電堆，所述電堆被構(gòu)造成通過氫和氧的電化學反應(yīng)產(chǎn)生功率和熱，所述電堆包括堆疊在一起的多個單體電池，所述多個單體電池中的每個單體電池包括隔板和設(shè)置在 隔板之間的膜電極組件；燃料進口，連接到燃料供給裝置，燃料進口被構(gòu)造成將燃料引入到所述多個單體電池；未反應(yīng)燃料出口，位于電堆的第一端，未反應(yīng)燃料出口被構(gòu)造成將未反應(yīng)的燃料從電 堆排出；氧化劑進口，連接到氧化劑供給裝置，氧化劑進口被構(gòu)造成將氧化劑從氧化劑供給裝 置傳送到單體電池；未反應(yīng)氧化劑出口，被構(gòu)造成將未反應(yīng)的氧化劑從電堆排出，其中，燃料進口、未反應(yīng) 燃料出口、氧化劑進口和未反應(yīng)氧化劑出口形成在電堆的第一側(cè)處；燃料旁路通路，連接到燃料進口，燃料旁路通路被構(gòu)造成將燃料從電堆的所述第一端 旁路到電堆的第二端；燃料分配通路，在電堆的所述第二端處連接到燃料旁路通路，并被構(gòu)造成將燃料分配 到所述多個單體電池中的每個單體電池；未反應(yīng)燃料引導(dǎo)通路，連接在燃料分配通路和未反應(yīng)燃料出口之間，未反應(yīng)燃料通路 被構(gòu)造成將未反應(yīng)的燃料引導(dǎo)到未反應(yīng)燃料出口。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的電堆，其中，所述電堆還包括氧化劑旁路通路，連接到氧化劑進口，氧化劑旁路通路被構(gòu)造成將氧化劑從電堆的所 述第一端旁路到電堆的所述第二端；氧化劑分配通路，在電堆的第二端處連接到氧化劑旁路通路，氧化劑分配通路被構(gòu)造 成將氧化劑分配到所述多個單體電池中的每個單體電池；未反應(yīng)氧化劑引導(dǎo)通路，連接在氧化劑分配通路和未反應(yīng)氧化劑出口之間，未反應(yīng)氧 化劑引導(dǎo)通路被構(gòu)造成將未反應(yīng)的氧化劑引導(dǎo)到未反應(yīng)氧化劑出口。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電堆，其中，燃料旁路通路通過將隔板的延伸超過膜電極 組件的部分中的燃料旁路孔相連通來形成，氧化劑旁路通路通過將隔板的延伸超過膜電極 組件的部分中的氧化劑旁路孔相連通來形成。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電堆，其中，燃料分配通路通過將隔板的延伸超過膜電極組件的部分中的燃料供給孔相連通來形成，燃料供給孔連接到隔板中的燃料通路的第一側(cè)，未反應(yīng)燃料引導(dǎo)通路通過將隔板的延伸超過膜電極組件的部分中的燃料出口孔相連 通來形成，燃料出口孔連接到隔板中的燃料通路的第二側(cè)。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電堆，其中，氧化劑分配通路通過將隔板的延伸超過膜電極組件的部分中的氧化劑供給孔相連通 來形成，氧化劑供給孔連接到隔板中的氧化劑通路的第一側(cè)，未反應(yīng)氧化劑引導(dǎo)通路通過隔板的延伸超過膜電極組件的部分中的氧化劑出口孔相連通來形成，氧化劑出口孔連接到隔板中的氧化劑通路的第二側(cè)。
29.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電堆，其中，氧化劑旁路通路和氧化劑分配通路通過第二 連通槽相連接，第二連通槽形成在所述多個單體電池的位于電堆的所述第二端處的最外面 的單體電池中的端板、絕緣體、集流板和隔板中的至少一個中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種燃料電池系統(tǒng)及其電堆。所述燃料電池系統(tǒng)包括燃料供給裝置、氧化劑供給裝置和電堆。電堆包括多個單體電池，每個單體電池包括隔板和設(shè)置在隔板之間的膜電極組件(MEA)；燃料進口，被構(gòu)造成將燃料引入到單體電池；未反應(yīng)燃料出口，被構(gòu)造成將未反應(yīng)的燃料從電堆排出；燃料旁路通路；燃料分配通路，被構(gòu)造成將燃料分配到每個單體電池；未反應(yīng)燃料引導(dǎo)通路，被構(gòu)造成將未反應(yīng)的燃料引導(dǎo)到未反應(yīng)燃料出口。
文檔編號H01M8/04GK101931089SQ20101020733
公開日2010年12月29日 申請日期2010年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月25日
發(fā)明者安圣鎮(zhèn), 徐晙源, 樸俊泳, 李致承, 李辰華 申請人:三星Sdi株式會社