CN113363539A - 一种燃料电池堆内部电流高分辨率分区检测*** - Google Patents

一种燃料电池堆内部电流高分辨率分区检测*** Download PDF

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Abstract

本发明提供一种燃料电池堆内部电流高分辨率分区检测***，包括高分辨率分区电流采集板、分区镂空集流板、多通道信号放大装置、模数转换模块、CPU和上位机；高分辨率分区电流采集板设置于任意相邻两片燃料电池单元之间和阴/阳极端部，由多个采集单元组成，采集单元包括依次设置的敷铜镀金分区顶层、走线层和高精度采样电阻底层，还有两个贯穿其中的电流采集过孔；高精度采样电阻底层的下表面设有采样电阻，与两个电流采集过孔共同构成电阻区域，位于高精度采样电阻底层一侧的分区镂空集流板上与电阻区域对应的区域为镂空区域。本发明在不改变电堆结构和不影响电堆内部参数分布的前提下，实时采集电堆内部各个点位的电流密度。

Description

一种燃料电池堆内部电流高分辨率分区检测***
技术领域
本发明属于燃料电池领域，具体涉及一种燃料电池堆内部电流高分辨率分区检测***。
背景技术
在过去的几十年中，随着工业化的进一步发展，内燃机已被广泛用作陆地车辆、商用船和固定式发电厂的动力源，但大量使用的化石燃料引起了一系列环境问题和能源危机。世界各地研究人员一直在努力开发新的清洁能源，以取代传统的化石能源，解决能源危机和环境污染问题。其中，质子交换膜燃料电池(PEMFC)由于具有低污染、高功率密度和高效率等优点被认为是新能源汽车应用中最具前景的解决方案。特别是在丰田Mirai和本田Clarity发布之后，车用质子交换膜燃料电池的研究获得了政府和企业的大力支持。然而，阻碍质子交换膜燃料电池大规模商业化的两个主要因素是电池寿命和性能衰减速率。这两个主要因素的影响直接体现在电池内部的电流分布和温度分布上。其中，电流在活性反应区的不均匀分布会产生内部电压差及面内电流，导致反应物和电催化剂利用率下降，降低电池效率，加速电池老化，最终导致电池的寿命下降。故电流分布是表征车用燃料电池电堆中反应物分布、电堆状态等性质的重要参数。
因此需设计一种能够实时在线获取大面积车用燃料电池电堆内部电流分布的在线分区检测***，对大面积燃料电池电堆的内部电流分布情况进行研究，对提高电堆性能，优化电堆设计和优化控制策略等方面有重要的意义。
目前，在线分区检测技术主要分为非侵入式和侵入式两大类。侵入式在线分区检测技术中的印刷电路板技术因成本低，实现简单，被广泛使用，其主要思想是通过在电堆中加装集成有传感器的印刷电路板，对内部电流密度分布、热量分布和湿度分布等参数进行测量，集成度高，加装结构简单，易于安装和调试，在实验室甚至燃料电池电堆实际工况下都具有很大优势。印刷电路板技术根据采样电阻放置方式可分为埋阻式和外置电阻式。埋阻式是指将电阻介质埋入分区测试板中，通过引出信号线到外部信号采集设备，测试时将燃料电池的阴极板或阳极板替换为该分区测试板以获得电流分布。目前埋阻技术工艺成本较高，在国内不成熟，导致埋阻工艺电阻精度无法控制，需进行额外电阻标定，增加测试难度，并且在使用过程中不易调试电阻。外置电阻式是将采样电阻放置在电路板外侧，通过铜箔连接测试分区和采样电阻。外置电阻式成本低，实现简单，无需进行额外电阻标定。
在目前的大面积车用燃料电池电堆内部电流分布的在线分区检测***中，外置电阻式的印刷电路板技术设置的分区数较少，不能更具体的表征电堆内部各个部分的反应情况。而且，大多数采用导线在敷铜镀金分区与采集电阻之间进行导流，分区数较多时会导致电信号在传输过程由于发热或者其他功率损耗而增加测量误差，不适用于大面积车用燃料电池电堆的研究。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明提出了一种燃料电池堆内部电流高分辨率分区检测***，在不改变电堆结构和不影响电堆内部参数分布的前提下，设置在大面积燃料电池电堆的阳极端部、阴极端部或中间双极板之间，实时采集电堆内部各个点位的电流密度。
本发明具体技术方案如下：
一种燃料电池堆内部电流高分辨率分区检测***，其特征在于，包括高分辨率分区电流采集板、分区镂空集流板、多通道信号放大装置、模数转换模块、微处理器(CPU)和上位机，高分辨率分区电流采集板的中间、与燃料电池电堆活性区域对应的区域为分区电流采集区，高分辨率分区电流采集板上延伸出燃料电池电堆区域的一端设有电压信号端口；所述高分辨率分区电流采集板为多层印刷电路板，设置于任意相邻两片燃料电池单元之间，用于在线检测燃料电池堆内部的分区电流分布；
所述分区电流采集区由多个阵列排布的采集单元组成，各采集单元包括自上而下依次设置的敷铜镀金分区顶层、走线层和高精度采样电阻底层，还包括两个贯穿敷铜镀金分区顶层、走线层和高精度采样电阻底层、且经金属化处理的电流采集过孔，用于将敷铜镀金分区顶层上采集到的电流传到高精度采样电阻底层；相邻采集单元的敷铜镀金分区顶层相互电气隔离；
所述高精度采样电阻底层的下表面设有采样电阻，采样电阻的正极依次与两个电流采集过孔电气连接，采样电阻与两个电流采集过孔共同构成电阻区域；高精度采样电阻底层除电阻区域外的区域为敷铜镀金区域，采样电阻的负极与敷铜镀金区域相连，电阻区域的其他区域与敷铜镀金区域之间电气隔离，使得电荷在整个分区电流采集区的高精度采样电阻底层进行横向流动，从而将上一片燃料电池单元的电流通过分区电流采集区传输至下一片燃料电池单元；
所述走线层将从采样电阻的正极采集到的电压信号，经电压信号端口传输至多通道信号放大装置进行放大处理，放大后的电压信号经模数转换模块转换后，得到对应采集单元中敷铜镀金分区顶层的电流值，经CPU数据处理后，传输至上位机进行实时显示和数据保存；
所述分区镂空集流板为镀金铜板，位于高分辨率分区电流采集板的高精度采样电阻底层一侧，分区镂空集流板上与高精度采样电阻底层的电阻区域对应的区域为镂空区域，以防止采样电阻和两个电流采集过孔与镀金铜板接触，导致短路或信号采集不准确。
进一步地，所述模数转换模块为采集频率为100Hz的高速模数转换模块。
进一步地，各采集单元中的采样电阻的阻值相等，均为精度为0.5％的毫欧级电阻。
进一步地，所述走线层设置为多层走线，并采用等阻抗布线方式，使各采集单元的采样电阻连接至电压信号端口的导线阻抗一致。
进一步地，所述敷铜镀金分区顶层的厚度为140～175μm。
进一步地，各采集单元的敷铜镀金分区顶层的面积相同。
进一步地，所述燃料电池电堆活性区域的面积为226～406cm2，各采集单元的敷铜镀金分区顶层的长度为9.3～10.1mm，宽度为9.1～9.9mm，相邻敷铜镀金分区顶层的间隔为0.1～0.5mm。
进一步地，所述高分辨率分区电流采集板还设置于燃料电池堆的阳极端部或者阴极端部，用于对应测试具有反应流道的阳极石墨端部板或阴极石墨端部板的分区电流分布，并对应采用位于高分辨率分区电流采集板的高精度采样电阻底层一侧的分区镂空集流板代替阳极集流板或阴极集流板。
进一步地，各采集单元的采样电阻的负极等电势。
进一步地，所述上位机包括上位机图形显示模块和上位机数据保存模块，分别用于对电流值的实时显示和数据保存。
一种基于上述燃料电池堆内部电流高分辨率分区检测***的电堆，其特征在于，包括燃料电池堆、水隔离板、多个高分辨率分区电流采集板、多个分区镂空集流板、多通道信号放大装置、模数转换模块、微处理器(CPU)和上位机；所述燃料电池堆包括依次设置的阴极绝缘端部板、阴极集流板、阴极石墨端部板、多片串联的燃料电池单元、阳极石墨端部板、阳极集流板和阳极绝缘端部板，所述燃料电池单元由依次设置的阳极双极板、膜电极和阴极双极板组成；在任意相邻两片燃料电池单元之间依次设有敷铜镀金分区顶层一侧朝向上一片燃料电池单元的阴极双极板的高分辨率分区电流采集板，分区镂空集流板，和敷铜镀金分区顶层一侧朝向下一片燃料电池单元的阳极双极板的高分辨率分区电流采集板，用于在线检测燃料电池堆内部的分区电流分布；在高分辨率分区电流采集板与朝向高分辨率分区电流采集板一侧设有冷却水流道的双极板之间设有水隔离板，避免高分辨率分区电流采集板中敷铜镀金分区与冷却水流道接触，出现电路短路问题。
进一步地，在阴极端部燃料电池单元的阳极双极板一侧依次设有高分辨率分区电流采集板和分区镂空集流板。
进一步地，在阳极端部燃料电池单元的阴极双极板一侧依次设有高分辨率分区电流采集板和分区镂空集流板。
进一步地，当所述阴极石墨端部板或阳极石墨端部板的一面具有反应流道时，在阴极石墨端部板或阳极石墨端部板不具有反应流道的一面依次设有高分辨率分区电流采集板和分区镂空集流板，所述分区镂空集流板对应代替阴极集流板或阳极集流板。
进一步地，所述水隔离板为石墨板，厚度为1～2mm。
本发明的有益效果为：
1、本发明提出了一种燃料电池堆内部电流高分辨率分区检测***，其中的高分辨率分区电流采集板可设置于任意两片相邻燃料电池单元之间和阴/阳极端部，实现在不改变电堆排列结构、反应进行和内部参数分布的前提下，在线检测燃料电池堆中任意位置的分区电流分布；
2、本发明通过在高分辨率分区电流采集板的下表面设置采样电阻，解决现有技术埋阻式电阻工艺复杂、成本高、不易调试的问题，并与分区镂空集流板配合使用，防止采样电阻与电堆内部接触导致短路或者测量不准确的事故发生；
3、在本发明提出的高分辨率分区电流采集板中，采样电阻直接通过电流采集过孔与对应的敷铜镀金分区顶层电气连接，无需引入额外的导流电路，降低采集过程中的发热以及功率损耗，减少了采集误差，并且敷铜镀金分区顶层的设计可扩展性高，适用于大面积车用燃料电池电堆的内部电流高分辨率采集；
4、优选的，本发明可通过采用采集频率为100Hz的高速模数转换模块，实现高速数据采集，对研究大面积车用燃料电池电堆的启停瞬态特性和动态特性具有重要意义。
附图说明
图1为本发明实施例1所得燃料电池堆内部电流高分辨率分区检测***的流程框图；
图2为本发明实施例1所得燃料电池堆内部电流高分辨率分区检测***中高分辨率分区电流采集板的立体图；
图3为本发明实施例1所得燃料电池堆内部电流高分辨率分区检测***中采集单元的剖面图；
图4为本发明实施例1所得燃料电池堆内部电流高分辨率分区检测***中敷铜镀金分区顶层的示意图；
图5为本发明实施例1所得燃料电池堆内部电流高分辨率分区检测***中高精度采样电阻底层的示意图；
图6为本发明实施例1所得燃料电池堆内部电流高分辨率分区检测***中高精度采样电阻底层的电阻区域示意图；
图7为本发明实施例1所得燃料电池堆内部电流高分辨率分区检测***中分区镂空集流板的示意图；
图8为本发明实施例2所得应用实施例1所得燃料电池堆内部电流高分辨率分区检测***实现电流双面采集的电堆的层叠安装分解示意图；
图9为本发明实施例3所得应用实施例1所得燃料电池堆内部电流高分辨率分区检测***实现电流三维采集的电堆的层叠安装分解示意图；
图10为本发明实施例3所得应用实施例1所得燃料电池堆内部电流高分辨率分区检测***实现电流三维采集的电堆的阳极电流密度二维分布图；
附图标记如下：
1：密封圈
2：定位孔
3：电压信号端口
4：敷铜镀金分区顶层
5：第一走线层
6：第二走线层
7：高精度采样电阻底层
8：电堆螺栓通孔
9：采样电阻
10：镂空分区
11：阴极绝缘端部板
12：阴极石墨端部板
13：阴极集流板
14：阳极双极板
15：膜电极
16：阴极双极板
17：分区镂空集流板
18：阳极集流板
19：阳极石墨端部板
20：阳极绝缘端部板
B-1：空气端口
B-2：冷却液端口
B-3：氢气端口
D-C：敷铜镀金分区顶层一侧朝向阴极双极板的高分辨率分区电流采集板
D-A：敷铜镀金分区顶层一侧朝向阳极双极板的高分辨率分区电流采集板
G：水隔离石墨板
RA：电阻区域
CO-1：第一电流采集过孔
CO-2：第二电流采集过孔
E：等电势符号
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清晰，结合以下具体实施例，并参照附图，对本发明做进一步的说明。
下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面的理解本方明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1
本实施例提供了一种燃料电池堆内部电流高分辨率分区检测***，如图1所示，包括高分辨率分区电流采集板D-C(D-A)、分区镂空集流板17、多通道信号放大装置、模数转换模块、微处理器(CPU)和上位机，如图2所示，高分辨率分区电流采集板D-C(D-A)的中间、与燃料电池电堆活性区域对应的区域为分区电流采集区，高分辨率分区电流采集板D-C(D-A)上延伸出燃料电池电堆区域的一端设有电压信号端口3；所述高分辨率分区电流采集板D-C(D-A)为多层印刷电路板，设置于任意相邻两片燃料电池单元之间、阳极端部或者阴极端部，用于在线检测燃料电池堆内部的分区电流分布；
为便于安装在燃料电池电堆内部，所述高分辨率分区电流采集板D-C(D-A)还设有空气端口B-1、冷却液端口B-2、氢气端口B-3、用于安装固定的电堆螺栓安装孔8和用于定位的定位孔2；
燃料电池电堆活性区域的面积为406cm2，为更准确的检测燃料电池堆内部的分区电流分布，所示分区电流采集区由12×33个阵列排布的采集单元组成，如图3所示，各采集单元包括自上而下依次设置的敷铜镀金分区顶层4、第一走线层5、第二走线层6和高精度采样电阻底层7，还包括贯穿敷铜镀金分区顶层4、第一走线层5、第二走线层6和高精度采样电阻底层7的、经金属化处理的第一电流采集过孔CO-1和第二电流采集过孔CO-2，用于将敷铜镀金分区顶层4上采集到的电流传到高精度采样电阻底层7；如图4所示，相邻采集单元的敷铜镀金分区顶层4相互电气隔离；
如图5所示，所述高精度采样电阻底层7的下表面设有精度为0.5％的毫欧级的采样电阻9，采样电阻9的正极依次与第二电流采集过孔CO-2、第一电流采集过孔CO-1电气连接，采样电阻9与第一电流采集过孔CO-1和第二电流采集过孔CO-2共同构成电阻区域RA，如图6所示，各采样电阻9的负极为等电势E；高精度采样电阻底层7除电阻区域RA和电压信号端口3的探针区域外的区域为敷铜镀金区域，采样电阻9的负极与敷铜镀金区域相连，电阻区域RA的其他区域和电压信号端口3的探针区域与敷铜镀金区域之间电气隔离，使得电荷在整个分区电流采集区的高精度采样电阻底层7进行横向流动，从而将上一片燃料电池单元的电流通过分区电流采集区传输至下一片燃料电池单元；
所述第一走线层5和第二走线层6将从采样电阻9的正极采集到的电压信号，采用等阻抗布线方式传输至电压信号端口3，使得各采集单元的采样电阻9连接至电压信号端口3的导线阻抗一致；再传输至多通道信号放大装置进行放大处理，放大后的电压信号传输至采集频率为100Hz的高速模数转换模块进行转换，转换公式为：
Figure BDA0003089284860000071
其中，Ii为第i个采集单元的电流值；Vi为第i个采集单元的放大后的电压信号；n为多通道信号放大装置的信号放大倍数；Si为第i个采集单元中敷铜镀金分区顶层4的面积；R为采样电阻9的阻值；
得到对应采集单元中敷铜镀金分区顶层4的电流值(即Ii)，经CPU数据处理后，传输至上位机图形显示模块和上位机数据保存模块，分别对电流值进行实时显示和数据保存；
所述分区镂空集流板17为镀金铜板，位于高分辨率分区电流采集板D-C(D-A)的高精度采样电阻底层7一侧，分区镂空集流板17上与高精度采样电阻底层7的电阻区域RA对应的区域为镂空分区10，如图7所示，以防止采样电阻9、第一电流采集过孔CO-1和第二电流采集过孔CO-2与镀金铜板接触，导致短路或信号采集不准确。
其中，各采集单元中的采样电阻9的阻值相等；各敷铜镀金分区顶层4的面积相同，厚度均为140μm，长度均为10.1mm，宽度均为9.9mm，相邻敷铜镀金分区顶层的间隔为0.1mm。
实施例2
本实施例提出了一种应用实施例1所得燃料电池堆内部电流高分辨率分区检测***实现电流双面采集的电堆，包括燃料电池堆、水隔离石墨板G、一个高分辨率分区电流采集板D-C、一个高分辨率分区电流采集板D-A、一个分区镂空集流板17、多通道信号放大装置、模数转换模块、CPU和上位机；如图8所示，所述燃料电池堆包括依次设置的阴极绝缘端部板11、阴极集流板13、阴极石墨端部板12、膜电极15、两片串联的燃料电池单元、膜电极15、阳极石墨端部板19、阳极集流板18和阳极绝缘端部板20，所述燃料电池单元由依次设置的阳极双极板14、膜电极15和阴极双极板16组成；在两片串联的燃料电池单元之间依次设有敷铜镀金分区顶层4一侧朝向上一片燃料电池单元的阴极双极板16的高分辨率分区电流采集板D-C，分区镂空集流板17，和敷铜镀金分区顶层4一侧朝向下一片燃料电池单元的阳极双极板14的高分辨率分区电流采集板D-A；并在高分辨率分区电流采集板D-A与朝向高分辨率分区电流采集板一侧设有冷却水流道的阳极双极板14之间设有厚度为2mm的水隔离石墨板G，避免高分辨率分区电流采集板D-A中敷铜镀金分区与冷却水流道接触，出现电路短路问题。
实施例3
本实施例提出了一种应用实施例1所得燃料电池堆内部电流高分辨率分区检测***实现电流三维采集的电堆，包括燃料电池堆、水隔离石墨板G、2个高分辨率分区电流采集板D-C、2个高分辨率分区电流采集板D-A、一个分区镂空集流板17、多通道信号放大装置、模数转换模块、CPU和上位机；如图9所示，所述燃料电池堆包括依次设置的阴极绝缘端部板11、阴极石墨端部板12、膜电极15、两片串联的燃料电池单元、膜电极15、阳极石墨端部板19和阳极绝缘端部板20，所述燃料电池单元由依次设置的阳极双极板14、膜电极15和阴极双极板16组成；
所述阴极石墨端部板12靠近膜电极15一面为空气流道，另一面为光滑石墨板，在阴极石墨端部板12的光滑石墨板一侧依次设有高分辨率分区电流采集板D-C和分区镂空集流板17，用于检测阴极石墨端部板12的分区电流分布；所述阳极石墨端部板19靠近膜电极15一面为氢气流道，另一面为光滑石墨板，在阳极石墨端部板19的光滑石墨板一侧依次设有高分辨率分区电流采集板D-A和分区镂空集流板17，用于检测阳极石墨端部板19的分区电流分布；
在两片串联的燃料电池单元之间依次设有敷铜镀金分区顶层4一侧朝向上一片燃料电池单元的阴极双极板16的高分辨率分区电流采集板D-C，分区镂空集流板17，和敷铜镀金分区顶层4一侧朝向下一片燃料电池单元的阳极双极板14的高分辨率分区电流采集板D-A；并在高分辨率分区电流采集板D-A与朝向高分辨率分区电流采集板一侧设有冷却水流道的阳极双极板14之间设有厚度为2mm的水隔离石墨板G，避免高分辨率分区电流采集板D-A中敷铜镀金分区与冷却水流道接触，出现电路短路问题；
进而，实现对燃料电池堆内部和阴/阳极端部的电流三维采集。
图10为本实施例所得应用实施例1所得燃料电池堆内部电流高分辨率分区检测***实现电流三维采集的电堆中阳极石墨端部板19的分区电流密度二维分布图，电子负载电流为360A，可知阳极石墨端部板19反应流道区域的分区电流分布大约为6.320～12.66mA/cm2，表明分区电流分布较为均匀，没有分区出现故障，进而说明本实施例所得应用实施例1所得燃料电池堆内部电流高分辨率分区检测***实现电流三维采集的电堆可以实现较为精确的分区电流检测。

Claims (10)

1.一种燃料电池堆内部电流高分辨率分区检测***，其特征在于，包括高分辨率分区电流采集板、分区镂空集流板、多通道信号放大装置、模数转换模块、CPU和上位机，高分辨率分区电流采集板的中间、与燃料电池电堆活性区域对应的区域为分区电流采集区，高分辨率分区电流采集板上延伸出燃料电池电堆区域的一端设有电压信号端口；所述高分辨率分区电流采集板为多层印刷电路板，设置于任意相邻两片燃料电池单元之间；
所述分区电流采集区由多个阵列排布的采集单元组成，各采集单元包括自上而下依次设置的敷铜镀金分区顶层、走线层和高精度采样电阻底层，还包括两个贯穿敷铜镀金分区顶层、走线层和高精度采样电阻底层、且经金属化处理的电流采集过孔；
所述高精度采样电阻底层的下表面设有采样电阻，采样电阻的正极依次与两个电流采集过孔电气连接，采样电阻与两个电流采集过孔共同构成电阻区域；高精度采样电阻底层除电阻区域外的区域为敷铜镀金区域，采样电阻的负极与敷铜镀金区域相连，电阻区域的其他区域与敷铜镀金区域之间电气隔离；
所述走线层将从采样电阻的正极采集到的电压信号，经电压信号端口传输至多通道信号放大装置进行放大处理，放大后的电压信号经模数转换模块转换后，得到对应采集单元中敷铜镀金分区顶层的电流值，经CPU数据处理后，传输至上位机进行实时显示和数据保存；
所述分区镂空集流板为镀金铜板，位于高分辨率分区电流采集板的高精度采样电阻底层一侧，分区镂空集流板上与高精度采样电阻底层的电阻区域对应的区域为镂空区域。
2.根据权利要求1所述燃料电池堆内部电流高分辨率分区检测***，其特征在于，所述高分辨率分区电流采集板还设置于燃料电池堆的阳极端部或者阴极端部，用于对应测试具有反应流道的阳极石墨端部板或阴极石墨端部板的分区电流分布，并对应采用位于高分辨率分区电流采集板的高精度采样电阻底层一侧的分区镂空集流板代替阳极集流板或阴极集流板。
3.根据权利要求1所述燃料电池堆内部电流高分辨率分区检测***，其特征在于，各采集单元的采样电阻的负极等电势。
4.根据权利要求1所述燃料电池堆内部电流高分辨率分区检测***，其特征在于，各采集单元中的采样电阻的阻值相等，均为精度为0.5％的毫欧级电阻。
5.根据权利要求1所述燃料电池堆内部电流高分辨率分区检测***，其特征在于，所述走线层设置为多层走线，并采用等阻抗布线方式，使各采集单元的采样电阻连接至电压信号端口的导线阻抗一致。
6.根据权利要求1所述燃料电池堆内部电流高分辨率分区检测***，其特征在于，所述模数转换模块为采集频率为100Hz的高速模数转换模块。
7.根据权利要求1所述燃料电池堆内部电流高分辨率分区检测***，其特征在于，各采集单元的敷铜镀金分区顶层的面积相同。
8.一种基于如权利要求1所述燃料电池堆内部电流高分辨率分区检测***的电堆，其特征在于，包括燃料电池堆、水隔离板、多个高分辨率分区电流采集板、多个分区镂空集流板、多通道信号放大装置、模数转换模块、CPU和上位机；所述燃料电池堆包括依次设置的阴极绝缘端部板、阴极集流板、阴极石墨端部板、多片串联的燃料电池单元、阳极石墨端部板、阳极集流板和阳极绝缘端部板，所述燃料电池单元由依次设置的阳极双极板、膜电极和阴极双极板组成；在任意相邻两片燃料电池单元之间依次设有敷铜镀金分区顶层一侧朝向上一片燃料电池单元的阴极双极板的高分辨率分区电流采集板，分区镂空集流板，和敷铜镀金分区顶层一侧朝向下一片燃料电池单元的阳极双极板的高分辨率分区电流采集板；在高分辨率分区电流采集板与朝向高分辨率分区电流采集板一侧设有冷却水流道的双极板之间设有水隔离板。
9.根据权利要求8所述电堆，其特征在于，当所述阴极石墨端部板或阳极石墨端部板的一面具有反应流道时，在阴极石墨端部板或阳极石墨端部板不具有反应流道的一面依次设有高分辨率分区电流采集板和分区镂空集流板，所述分区镂空集流板对应代替阴极集流板或阳极集流板。
10.根据权利要求8所述电堆，其特征在于，所述水隔离板为石墨板，厚度为1～2mm。
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