CN115133062A - 燃料电池、燃料电池电堆和燃料电池电堆*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃料电池、燃料电池电堆和燃料电池电堆***，所述阳极板和所述阴极板沿第一方向相对设置，所述膜电极设置在所述阳极板和阴极板之间，所述阳极板和所述膜电极之间限定出多个阳极腔室，所述阴极板和所述膜电极之间限定出多个阴极腔室，多个所述阳极腔室与多个所述阴极腔室一一对应，所述阳极板具有多个阳极歧管进口和多个阳极歧管出口，每个所述阳极腔室与至少一个所述阳极歧管进口和至少一个所述阳极歧管出口均连通，所述阴极板具有多个阴极歧管进口和多个阴极歧管出口，每个所述阴极腔室与至少一个所述阴极歧管进口和至少一个所述阴极歧管出口均连通。本发明实施例的燃料电池具有输出功率高等优点。

Description

燃料电池、燃料电池电堆和燃料电池电堆***

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池、燃料电池电堆和燃料电池电堆***。

背景技术

作为固定式发电用燃料电池电堆，通常要求其具有较高的输出功率，但燃料电池电堆由于活性区面积以及电堆节数的限制通常输出功率有限，很难满足大功率***的动力需求。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的实施例提出一种输出功率高的燃料电池。

本发明的实施例提出一种输出功率高的燃料电池电堆。

本发明的实施例提出一种输出功率高和输出稳定的的燃料电池电堆***。

本发明实施例的燃料电池包括阳极板、阴极板和膜电极，所述阳极板和所述阴极板沿第一方向相对设置；所述膜电极设置在所述阳极板和阴极板之间，所述阳极板和所述膜电极之间限定出多个阳极腔室，所述阴极板和所述膜电极之间限定出多个阴极腔室，多个所述阳极腔室与多个所述阴极腔室一一对应，所述阳极板具有多个阳极歧管进口和多个阳极歧管出口，每个所述阳极腔室与至少一个所述阳极歧管进口和至少一个所述阳极歧管出口均连通，所述阴极板具有多个阴极歧管进口和多个阴极歧管出口，每个所述阴极腔室与至少一个所述阴极歧管进口和至少一个所述阴极歧管出口均连通。

本发明实施例的燃料电池通过设置多个一一对应的阳极腔室和阴极腔室，并使每个阳极腔室具有单独的阳极歧管进口和阳极歧管出口，使每个阴极腔室具有单独的阴极歧管进口和阴极歧管出口。与相关技术中采用单腔室的燃料电池相比，本发明实施例的燃料电池具有较大的活性区面积，输出功率较高。因此，本发明实施例的燃料电池具有输出功率高等优点。

在一些实施例中，所述阳极板具有阳极冷却腔室以及与所述阳极冷却腔室连通的阳极冷介质歧管进口和阳极冷介质歧管出口；

所述阴极板具有阴极冷却腔室以及与所述阴极冷却腔室连通的阴极冷介质歧管进口和阴极冷介质歧管出口。

在一些实施例中，所述阳极冷却腔室的数量为多个，多个所述阳极冷却腔室与多个所述阳极腔室一一对应，每个所述阳极冷却腔室和对应的所述阳极腔室沿所述第一方向布置；

所述阴极冷却腔室的数量为多个，多个所述阴极冷却腔室与多个所述阴极腔室一一对应，每个所述阴极冷却腔室和对应的所述阴极腔室沿所述第一方向布置。

在一些实施例中，多个所述阳极腔室中的至少部分阳极腔室沿第二方向间隔布置，多个所述阴极腔室中的至少部分阴极腔室沿第二方向间隔布置，所述第二方向垂直于所述第一方向。

在一些实施例中，多个所述阴极腔室均沿第二方向间隔布置，多个所述阳极腔室均沿所述第二方向间隔布置。

在一些实施例中，多个所述阳极腔室在第二方向和第三方向上呈矩阵形式布置，多个所述阴极腔室在所述第二方向和所述第三方向上呈矩阵形式布置；

其中，所述第二方向垂直于所述第三方向，所述第二方向和所述第三方向均垂直于所述第一方向。

在一些实施例中，与同一所述阳极腔室连通的所述阳极歧管进口和所述阳极歧管出口在所述第二方向上设置在同一所述阳极腔室的两侧；

与同一所述阴极腔室连通的所述阴极歧管进口和所述阴极歧管出口在所述第二方向上设置在同一所述阴极腔室的两侧；

与同一所述阳极冷却腔室连通的所述阳极冷介质歧管进口和所述阳极冷介质歧管出口在所述第二方向上设置在同一所述阳极冷却腔室的两侧；

与同一所述阴极冷却腔室连通的所述阴极冷介质歧管进口和所述阴极冷介质歧管出口在所述第二方向上设置在同一所述阴极冷却腔室的两侧。

在一些实施例中，每个所述阳极歧管进口与在所述第二方向上相邻的两个所述阳极腔室均连通；或者

每个所述阳极歧管出口与在所述第二方向上相邻的两个所述阳极腔室均连通；或者

一部分所述阳极歧管进口与在第二方向上相邻的两个所述阳极腔室均连通，一部分所述阳极歧管出口与在第二方向上相邻的两个所述阳极腔室均连通。

在一些实施例中，每个所述阴极歧管进口与在所述第二方向上相邻的两个所述阴极腔室均连通；或者

每个所述阴极歧管出口与在所述第二方向上与相邻的所述阴极腔室均连通；或者

一部分所述阴极歧管进口与在所述第二方向上相邻的所述阴极腔室均连通，一部分所述阴极歧管出口与在所述第二方向上相邻的所述阴极腔室均连通。

在一些实施例中，每个所述阳极冷介质歧管进口与在所述第二方向上相邻的两个所述阳极冷却腔室均连通；或者

每个所述阳极冷介质歧管出口与在所述第二方向上相邻的两个所述阳极冷却腔室均连通；或者

一部分所述阳极冷介质歧管进口与在所述第二方向上相邻的两个所述阳极冷却腔室均连通，一部分所述阳极冷介质歧管出口与在所述第二方向上相邻的两个所述阳极冷却腔室均连通。

在一些实施例中，每个所述阴极冷介质歧管进口与在所述第二方向上相邻的两个所述阴极冷却腔室均连通；或者

每个所述阴极冷介质歧管出口与在所述第二方向上相邻的所述阴极冷却腔室均连通；或者

一部分所述阴极冷介质歧管进口与在所述第二方向上相邻的两个所述阴极冷却腔室均连通，一部分所述阴极冷介质歧管出口与在所述第二方向上相邻的两个所述阴极冷却腔室均连通。

在一些实施例中，与同一所述阳极腔室连通的所述阳极歧管进口和所述阳极歧管出口在第三方向上设于所述阳极板的两侧；

与同一所述阴极腔室连通的所述阴极歧管进口和所述阴极歧管出口在第三方向上设于所述阴极板的两侧；

与同一所述阳极冷却腔室连通的所述阳极冷介质歧管进口和阳极冷介质歧管出口在第三方向上设于所述阳极冷却腔室的两侧；

与同一所述阴极冷却腔室连通的所述阴极冷介质歧管进口和阴极冷介质歧管出口在第三方向上设于所述阴极冷却腔室的两侧。

本发明实施例的燃料电池电堆包括多个燃料电池，所述燃料电池为上述任一实施例所述的燃料电池，多个所述燃料电池沿所述第一方向层叠布置。

由于本发明实施例的燃料电池具有输出功率高等优点，因此，由本发明实施例的燃料电池组装成的燃料电池电堆也具有输出功率高等优点。

在一些实施例中，所述燃料电池电堆还包括：

第一歧管，所述第一歧管具有第一歧管入口和第一歧管出口；

第二歧管，所述第二歧管具有第二歧管入口和第二歧管出口；和

分配板，所述分配板具有多个阳极进气腔、多个阳极出气腔、多个第一入口和多个第一出口，多个所述第一入口、多个所述阳极进气腔和多个所述阳极歧管进口一一对应，每个所述第一入口通过对应的所述阳极进气腔与对应的所述阳极歧管进口连通，多个所述第一出口、多个所述阳极出气腔和多个所述阳极歧管出口一一对应，每个所述第一出口通过对应的所述阳极出气腔与对应的所述阳极歧管出口连通。

在一些实施例中，所述燃料电池电堆还包括：

第三歧管，所述第三歧管具有第三歧管入口和第三歧管出口；

第四歧管，所述第四歧管具有第四歧管入口和第四歧管出口；和

分配板，所述分配板具有多个阴极进气腔、多个阴极出气腔、多个第三入口和多个第三出口，多个所述第三入口、多个所述阴极进气腔和多个所述阴极歧管进口一一对应，每个所述第三入口通过对应的所述阴极进气腔与对应的所述阴极歧管进口连通，多个所述第三出口、多个所述阴极出气腔和多个所述阴极歧管出口一一对应，每个所述第三出口通过对应的所述阴极出气腔与对应的所述阴极歧管出口连通。

在一些实施例中，所述燃料电池电堆还包括：

第五歧管，所述第五歧管具有第五歧管入口和第五歧管出口；

第六歧管，所述第六歧管具有第六歧管入口和第六歧管出口；和

分配板，所述分配板具有多个冷介质进气腔、多个冷介质出气腔、多个第五入口和多个第五出口，多个所述第五入口、多个所述冷介质进气腔、多个所述阳极冷介质歧管进口和多个所述阴极冷介质歧管进口一一对应，每个所述第五入口通过对应的所述冷介质进气腔与对应的所述阳极冷介质歧管进口和所述阴极冷介质进口连通，多个所述第五出口、多个所述冷介质出气腔、多个所述阳极冷介质歧管出口和多个所述阴极冷介质出口一一对应，每个所述第五出口通过对应的所述阴极出气腔与对应的所述阳极冷介质歧管出口和所述阴极冷介质歧管出口连通。

本发明实施例的燃料电池电堆***，包括至少一个燃料电池电堆，所述燃料电池电堆为上述任一实施例所述的燃料电池电堆。

由于本发明实施例的燃料电池电堆具有功率高等优点，因此，可以仅采用少量甚至单个燃料电池电堆形成一个大功率的燃料电池电堆***。与相关技术中多个独立的小功率燃料电池电堆进行集成而形成用于高功率发电的燃料电池电堆***相比，具有本发明实施例的燃料电池电堆的燃料电池电堆***涉及的流路控制更少，更方便控制，增强了具有本发明实施例的燃料电池电堆的燃料电池电堆***的输出稳定性。

因此，本发明实施例的燃料电池电堆***具有输出功率高和输出稳定性好等优点。

附图说明

图1是本发明实施例的燃料电池电堆的结构示意图。

图2是本发明实施例的燃料电池电堆的分配板与燃料电池之间的连接示意图。

图3是本发明实施例的燃料电池电堆的歧管与分配板之间的连接示意图。

图4是本发明实施例的燃料电池的阳极板和膜电极连接的部分结构示意图。

图5是本发明实施例的燃料电池的阴极板和膜电极连接的部分结构示意图。

图6是本发明实施例的燃料电池的阳极板、阴极板和膜电极连接的部分结构示意图。

图7是本发明第一个实施例的燃料电池结构示意图。

图8是本发明第二个实施例的燃料电池结构示意图。

图9是本发明第三个实施例的燃料电池结构示意图。

图10是本发明第四个实施例的燃料电池结构示意图。

图11是本发明第五个实施例的燃料电池结构示意图。

附图标记：

燃料电池电堆1000；

燃料电池100；

阳极板1；阳极歧管进口101；阳极歧管出口102；阳极冷却腔室103；阳极冷介质歧管进口104；阳极冷介质歧管出口105；

阴极板2；阴极歧管进口201；阴极歧管出口202；阴极冷却腔室203；阴极冷介质歧管进口204；阴极冷介质歧管出口205；

膜电极3；

阳极腔室4；

阴极腔室5；

第一歧管6；第一歧管入口601；第一歧管出口602；

第二歧管7；第二歧管入口701；第一歧管出口702；

分配板8；阳极进气腔801；阳极出气腔802；第一入口803；第一出口804；

第一端板9；

第二端板10。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图来详细描述本申请的技术方案。

如图1至图11所示，本发明实施例的燃料电池100包括阳极板1、阴极板2和膜电极3。阳极板1和阴极板2沿第一方向相对设置，膜电极3设置在阳极板1和阴极板2之间，阳极板1和膜电极3之间限定出多个阳极腔室4，阴极板2和膜电极3之间限定出多个阴极腔室5，多个阳极腔室4与多个阴极腔室5一一对应，阳极板1具有多个阳极歧管进口101和多个阳极歧管出口102，每个阳极腔室4与至少一个阳极歧管进口101和至少一个阳极歧管出口102均连通，阴极板2具有多个阴极歧管进口201和多个阴极歧管出口202，每个阴极腔室5与至少一个阴极歧管进口201和至少一个阴极歧管出口202均连通。

例如，如图6至图11所示，第一方向为阳极板1或者阴极板2的厚度方向。阳极板1和膜电极3之间限定出多个阳极腔室4，阴极板2和膜电极3在第一方向上限定出多个阴极腔室5，多个阳极腔室4和多个阴极腔室5在第一方向上一一对应。如图4和图7所示，阳极反应介质通过阳极歧管进口101进入阳极腔室4内并通过阳极歧管出口102流出，阴极反应介质通过阴极歧管进口201进入阴极腔室5内并通过阴极歧管出口202流出，进入阳极腔室4内的阳极反应介质与对应的阴极腔室5内的阴极反应介质发生化学反应。

本发明实施例的燃料电池100通过设置多个一一对应的阳极腔室4和阴极腔室5，并使每个阳极腔室4具有单独的阳极歧管进口101和阳极歧管出口102，使每个阴极腔室5具有单独的阴极歧管进口201和阴极歧管出口202。与相关技术中采用单腔室的燃料电池相比，本发明实施例的燃料电池100具有较大的活性区面积，输出功率较高。

因此，本发明实施例的燃料电池100具有输出功率高等优点。

在一些实施例中，阳极板1具有阳极冷却腔室103以及与阳极冷却腔室103连通的阳极冷介质歧管进口104和阳极冷介质歧管出口105，阴极板2具有阴极冷却腔室203以及与阴极冷却腔室203连通的阴极冷介质歧管进口204和阴极冷介质歧管出口205。

如图6和图7所示，冷介质可以为冷却气体，如冷却空气。冷介质通过阳极冷介质歧管进口104进入阳极冷却腔室103内，与阳极板1换热后通过阳极冷介质歧管出口105流出，冷介质通过阴极冷介质歧管进口204进入阴极冷却腔室203内，与阴极板2换热,后通过阴极冷介质歧管出口204流出。由此，通过在阳极板1上设置阳极冷却腔室103和在阴极板2上设置阴极冷却腔室203，对阳极板1和阴极板2进行分别冷却降温，使阳极板1和阴极板2的处于一个正常的工作温度范围内，以提高阳极板1和阴极板2的工作可靠性，从而提高本发明实施例的燃料电池100的工作可靠性。

在一些实施例中，阳极冷却腔室103的数量为多个，多个阳极冷却腔室103与多个阳极腔室4一一对应，每个阳极冷却腔室103和对应的阳极腔室4沿第一方向布置，阴极冷却腔室203的数量为多个，多个阴极冷却腔室203与多个阴极腔室5一一对应，每个阴极冷却腔室203和对应的阴极腔室5沿第一方向布置。

为了使本申请的技术方案更容易被理解，下面第一方向与阳极板1或阴极板2的厚度方向一致为例，进一步描述本申请的技术方案，其中厚度方向如图1至图6所示。

可以理解的是，燃料电池100在工作过程中，阳极板1在与阳极腔室4对应的部分温度较高，通过将阳极冷却腔室103的数量设置为多个，并在阳极板1的厚度方向上与多个阳极腔室4一一对应，有利于实现对阳极板1的快速降温，有利于提高本发明实施例的燃料电池100的工作可靠性。阴极板2在与阴极腔室5对应的部分温度较高，通过将阴极冷却腔室203的数量设置为多个，并在阴极板2的厚度方向上与多个阴极腔室5一一对应，有利于实现对阴极板2的快速降温，有利于提高本发明实施例的燃料电池100的工作可靠性。

在一些实施例中，多个阳极腔室4中的至少部分阳极腔室4沿第二方向间隔布置，多个阴极腔室5中的至少部分阴极腔室5沿第二方向间隔布置，第二方向垂直于第一方向。

为了使本申请的技术方案更容易被理解，下面第二方向与阳极板1的长度方向一致为例，进一步描述本申请的技术方案，其中长度方向如图1至图11所示。

多个阳极腔室4中的至少部分阳极腔室4沿第二方向间隔布置，可以理解为，多个阳极腔室4中全部阳极腔室4沿第二方向间隔布置，或者，多个阳极腔室4中的一部分阳极腔室4沿第二方向间隔设置，多个阳极腔室4中的另一部分阳极腔室4沿其他方向设置。多个阴极腔室5中的至少部分阴极腔室5沿第二方向间隔布置，可以理解为，多个阴极腔室5中全部阴极腔室5沿第二方向间隔布置，或者，多个阴极腔室5中的一部分阴极腔室5沿第二方向间隔设置，多个阴极腔室5中的另一部分阴极腔室5沿其他方向设置。

由此，本发明实施例的燃料电池100的多个阳极腔室4和多个阴极腔室5可以根据具体使用需求在不同方向上来合理布置多个阳极腔室4和多个阴极腔室5的，从而满足具有本发明实施例的燃料电池100的燃料电池电堆1000的外形尺寸和装配工艺要求。

可选地，多个阴极腔室5沿第二方向间隔布置，多个阳极腔室4沿第二方向间隔布置。

例如，如图7和图8所示，多个阳极腔室4和多个阴极腔室5均沿阳极板1的长度方向间隔布置。

由此，本发明实施例的燃料电池100通过采用阳极板1的长度方向并排排列布置的方式，可以减小具有本发明实施例的燃料电池100的燃料电池电堆1000的宽度，使得燃料电池电堆1000的在宽度方向上的尺寸较小。在对燃料电池电堆1000进行压装时，有利于压装力在燃料电池电堆1000宽度方向上的分布，以降低燃料电池电堆1000的压装不均匀度，从而有利于提高具有本发明实施例的燃料电池100的燃料电池电堆1000输出稳定性。

可选地，多个阳极腔室4在第二方向和第三方向上呈矩阵形式布置，多个阴极腔室5在第二方向和第三方向上呈矩阵形式布置，其中，第二方向垂直于第三方向，第二方向和第三方向均垂直于第一方向。

为了使本申请的技术方案更容易被理解，下面第三方向与阳极板1的宽度方向一致为例，进一步描述本申请的技术方案，其中宽度方向如图7至图11所示。

如图9和图10所示，阳极腔室4和阴极腔室5均具有四个，四个阳极腔室4在阳极板1的长度方向上和宽度方向上呈矩阵形式分布，四个阴极腔室5在阳极板1的长度方向上和宽度方向上呈矩阵式分布。

由此，通过将多个阳极腔室4在阳极板1的长度方向和宽度方向上呈矩阵式分布，将多个阴极腔室5在阴极板2的长度方向和宽度方向上呈矩阵式分布，使得具有本发明实施例的燃料电池100的燃料电池电堆1000在长度方向和宽度方向上的尺寸布置较合理，有利于燃料电池电堆1000的组装。

在一些实施例中，与同一阳极腔室4连通的阳极歧管进口101和阳极歧管出口102在第二方向上设置在同一阳极腔室4的两侧，与同一阴极腔室5连通的阴极歧管进口201和阴极歧管出口202在第二方向上设置在同一阴极腔室5的两侧，与同一阳极冷却腔室103连通的阳极冷介质歧管进口104和阳极冷介质歧管出口105在第二方向上设置在同一阳极冷却腔室103的两侧，与同一阴极冷却腔室203连通的阴极冷介质歧管进口204和阴极冷介质歧管出口205在第二方向上设置在同一阴极冷却腔室203的两侧。

例如，如图7至图10所示，与同一阳极腔室4连通的阳极歧管进口101和阳极歧管出口102在阳极板1的长度方向上设置在阳极腔室4的两侧，与同一阴极腔室5连通的阴极歧管进口201和阴极歧管出口202在阳极板1的长度方向上设置在阴极腔室5的两侧，与同一阳极冷却腔室103连通的阳极冷介质歧管进口104和阳极冷介质歧管出口105在阳极板1的长度方向上设置在阳极冷却腔室103的两侧，与同一阴极冷却腔室203连通的阴极冷介质歧管进口204和阴极冷介质歧管出口205在阳极板1的长度方向上设置在阴极冷却腔室203的两侧。

由此，通过将阳极歧管进口101和阳极歧管出口102在阳极板1的长度方向上设置在阳极腔室4的两侧、将阴极歧管进口201和阴极歧管出口202在阳极板1的长度方向上设置在阴极腔室5的两侧、将阳极冷介质歧管进口104和阳极冷介质歧管出口105在阳极板1的长度方向上设置在阳极冷却腔室103的两侧、将阴极冷介质歧管进口204和阴极冷介质歧管出口205在阳极板1的长度方向上设置在阴极冷却腔室203的两侧，有利于歧管的安装，从而使得具有本发明实施例的燃料电池100的燃料电池电堆1000的组装方便。

可选地，每个阳极腔室4在第二方向上与相邻的阳极腔室4共用一个阳极歧管进口101；或者每个阳极腔室4在第二方向上与相邻的阳极腔室4共用一个阳极歧管出口102；或者一部分阳极腔室4在第二方向上与相邻的阳极腔室4共用一个阳极歧管进口101，一部分阳极腔室4在第二方向上与相邻的阳极腔室4共用一个阳极歧管出口102。

例如，每个阳极腔室4在阳极板1的长度方向上与相邻的阳极腔室4共用一个阳极歧管进口101（如图8和图10所示）；或者，每个阳极腔室4在阳极板1的长度方向上与相邻的阳极腔室4共用一个阳极歧管出口102；又或者，一部分阳极腔室4在阳极板1的长度方向上与相邻的阳极腔室4共用一个阳极歧管进口101，一部分阳极腔室4在阳极板1的长度方向上与相邻的阳极腔室4共用一个阳极歧管出口102，使得本发明实施例的燃料电池100在不减小活性面积的前提下，减小了整板的面积，增大了活性面积占比，同时降低了燃料电池100的幅面尺寸，减小了具有本发明实施例的燃料电池100的燃料电池电堆1000的压装难度。

可选地，每个所述阴极腔室5在所述第二方向上与相邻的所述阴极腔室5共用一个所述阴极歧管进口201；或者每个所述阴极腔室5在所述第二方向上与相邻的所述阴极腔室5共用一个所述阴极歧管出口202；或者一部分所述阴极腔室5在所述第二方向上与相邻的所述阴极腔室5共用一个所述阴极歧管进口201，一部分所述阴极腔室5在所述第二方向上与相邻的所述阴极腔室5共用一个所述阴极歧管出口202。

例如，每个阴极腔室5在阴极板2的长度方向上与相邻的阴极腔室5共用一个阴极歧管进口201（如图8和图10所示）；或者，每个阴极腔室5在阴极板2的长度方向上与相邻的阴极腔室5共用一个阴极歧管出口202；又或者，一部分阴极腔室5在阴极板2的长度方向上与相邻的阴极腔室5共用一个阴极歧管进口201，一部分阴极腔室5在阴极板2的长度方向上与相邻的阴极腔室5共用一个阴极歧管出口202。使得本发明实施例的燃料电池100在不减小活性面积的前提下，减小了整板的面积，增大了活性面积占比，同时还降低了燃料电池100的幅面尺寸，进一步减小了具有本发明实施例的燃料电池100的燃料电池电堆1000的压装难度。

可选地，每个阳极冷却腔室103在第二方向上与相邻的阳极冷却腔室103共用一个阳极冷介质歧管进口104；或者每个阳极冷却腔室103在第二方向上与相邻的阳极冷却腔室103共用一个阳极冷介质歧管出口105；或者一部分阳极冷却腔室103在第二方向上与相邻的阳极冷却腔室103共用一个阳极冷介质歧管进口104，一部分阳极冷却腔室103在第二方向上与相邻的阳极冷却腔室103共用一个阳极冷介质歧管出口105。

例如，每个阳极冷却腔室103在阳极板1的长度方向上与相邻的阳极冷却腔室103共用一个阳极冷介质歧管进口104（如图8和图10所示）；或者，每个阳极冷却腔室103在阳极板1的长度方向上与相邻的阳极冷却腔室103共用一个阳极冷介质歧管出口105；又或者，一部分阳极冷却腔室103在阳极板1的长度方向上与相邻的阳极冷却腔室103共用一个阳极冷介质歧管进口104，一部分阳极冷却腔室103在阳极板1的长度方向上与相邻的阳极冷却腔室103共用一个阳极冷介质歧管出口105。使得本发明实施例的燃料电池100在不减小活性面积的前提下，减小了整板的面积，增大了活性面积占比，同时降低了燃料电池100的幅面尺寸，进一步减小了具有本发明实施例的燃料电池100的燃料电池电堆1000的压装难度。

可选地，每个所述阴极冷却腔室203在所述第二方向上与相邻的所述阴极冷却腔室203共用一个所述阴极冷介质歧管进口204；或者每个所述阴极冷却腔室203在所述第二方向上与相邻的所述阴极冷却腔室203共用一个所述阴极冷介质歧管出口205；或者一部分所述阴极冷却腔室203在所述第二方向上与相邻的所述阴极冷却腔室203共用一个所述阴极冷介质歧管进口204，一部分所述阴极冷却腔室203在所述第二方向上与相邻的所述阴极冷却腔室203共用一个所述阴极冷介质歧管出口205。

例如，每个阴极冷却腔室203在阴极板2的长度方向上与相邻的阴极冷却腔室203共用一个阴极冷介质歧管进口204（如图8和图10所示）；或者，每个阴极冷却腔室203在阴极板2的长度方向上与相邻的阴极冷却腔室203共用一个阴极冷介质歧管出口205；又或者，一部分阴极冷却腔室203在阴极板2的长度方向上与相邻的阴极冷却腔室203共用一个阴极冷介质歧管进口204，一部分阴极冷却腔室203在阴极板2的长度方向上与相邻的阴极冷却腔室203共用一个阴极冷介质歧管出口205.使得本发明实施例的燃料电池100在不减小活性面积的前提下，减小了整板的面积，增大了活性面积占比，同时降低了燃料电池100的幅面尺寸，减小了具有本发明实施例的燃料电池100的燃料电池电堆1000的压装难度。

在一些实施例中，阳极歧管进口101和阳极歧管出口102在第三方向上设置在阳极腔室4两侧，阴极歧管进口201和阴极歧管出口202在第三方向上设置在阴极腔室5两侧，阳极冷介质歧管进口104和阳极冷介质歧管出口105在第三方向上设置在阳极冷却腔室103两侧，阴极冷介质歧管进口204和阴极冷介质歧管出口205在第三方向上设置在阴极冷却腔室203两侧。

例如，如图11所示，阳极歧管进口101和阳极歧管出口102在阳极板1的宽度方向上设置在阳极腔室4两侧，阴极歧管进口201和阴极歧管出口202在阴极板1的宽度方向上设置在阴极腔室5两侧，阳极冷介质歧管进口104和阳极冷介质歧管出口105在阳极板1的宽度方向上设置在阳极冷却腔室103两侧，阴极冷介质歧管进口204和阴极冷介质歧管出口205在阳极板1的宽度方向上设置在阴极冷却腔室203两侧。采用上述布置方式，可以减小各歧管口的之间距离，有利于歧管的紧凑性设计，有利于具有本发明实施例的燃料电池100的燃料电池电堆1000的紧凑型设计。

本发明实施例的燃料电池电堆1000包括多个燃料电池100，燃料电池100为上述任一实施例中所述的燃料电池100，多个燃料电池100沿第一方向层叠布置。

由于本发明实施例的燃料电池100具有输出功率高等优点，因此，由本发明实施例的燃料电池100组装成的燃料电池电堆1000也具有输出功率高等优点。

在一些实施例中，本发明实施例的燃料电池电堆1000还包括第一歧管6、第二歧管7和分配板8。第一歧管6具有第一歧管入口601和第一歧管出口602，第二歧管7具有第二歧管入口701和第二歧管出口702，分配板8具有多个阳极进气腔801、多个阳极出气腔802、多个第一入口803和多个第一出口804，多个第一入口803、多个阳极进气腔801和多个阳极歧管进口101一一对应，每个第一入口803通过对应的阳极进气腔801与对应的阳极歧管进口101连通，多个第一出口804、多个阳极出气腔802和多个阳极歧管出口102一一对应，每个第一出口804通过对应的阳极出气腔802与对应的阳极歧管出口102连通。

例如，如图1至图3所示，阳极反应介质通过第一歧管入口601进入第一歧管6内并经第一歧管出口602流出，第一歧管出口602流出的阳极反应介质进入阳极进气腔801内并流入阳极歧管进口101，流入阳极歧管进口101的阳极反应介质最终进入阳极腔室4内。阳极腔室4内反应后的阳极反应介质通过第二入口701进入第二歧管7内并经第二出口702流出。

由此，本发明实施例的燃料电池电堆1000通过设置第一歧管66、第二歧管77和分配板8对阳极反应介质进行配流，有利于减少的阳极板1上歧管管路的设计，使得阳极板1上歧管管路结构控制简单，有利于进一步提高本发明实施例的燃料电池电堆1000的输出稳定性。

在一些实施例中，本发明实施例的燃料电池电堆1000还包括第三歧管（图中未示出）、第四歧管（图中未示出）和分配板8。第三歧管具有第三歧管入口和第三歧管出口，第四歧管具有第四歧管入口和第四歧管出口，分配板具有多个阴极进气腔、多个阴极出气腔、多个第三入口和多个第三出口，多个第三入口、多个阴极进气腔和多个阴极歧管进口一一对应，每个第三入口通过对应的阴极进气腔与对应的阴极歧管进口连通，多个第三出口、多个阴极出气腔和多个阴极歧管出口一一对应，每个第三出口通过对应的阴极出气腔与对应的阴极歧管出口连通。

阴极反应介质通过第三歧管入口进入第三歧管内并经第三歧管出口流出，第三歧管出口流出的阴极反应介质通过第三入口进入阴极进气腔内并流入阴极歧管进口201，流入阴极歧管进口201的阴极反应介质最终进入阴极腔室5内，阴极腔室5内反应后的阴极反应介质流入阴极出气腔内并经第四出口流出，第四出口流出的阴极反应介质通过第四歧管入口进入第四歧管内并经第四歧管出口流出。

由此，本发明实施例的燃料电池电堆1000通过设置第三歧管、第四歧管和分配板8对阴极反应介质进行配流，有利于减少的阴极板2上歧管管路的设计，使得阴极板2上的歧管管路结构简单，有利于进一步提高本发明实施例的燃料电池电堆1000的输出稳定性。

在一些实施例中，本发明实施例的燃料电池电堆1000还包括第五歧管（图中未示出）、第六歧管（图中未示出）和分配板8，第五歧管具有第五歧管入口和第五歧管出口，第六歧管具有第六歧管入口和第六歧管出口。分配板具有多个冷介质进气腔、多个冷介质出气腔、多个第五入口和多个第五出口，多个第五入口、多个冷介质进气腔、多个阳极冷介质歧管进口和多个阴极冷介质歧管进口一一对应，每个第五入口通过对应的冷介质进气腔与对应的阳极冷介质歧管进口和阴极冷介质进口连通，多个第五出口、多个冷介质出气腔、多个阳极冷介质歧管出口和多个阴极冷介质出口一一对应，每个第五出口通过对应的阴极出气腔与对应的阳极冷介质歧管出口和阴极冷介质歧管出口连通。

冷介质通过第五歧管入口进入第五歧管内并经第五歧管出口流出，第五歧管出口流出的冷介质通过第三入口进入冷介质进气腔内，进入冷介质进气腔内的冷介质通过阳极冷介质歧管进口104进入阳极冷却腔室103，通过阴极冷介质歧管进口204进入阴极冷却腔室203。阳极冷介质歧管出口105和阴极冷介质歧管出口205流出的冷介质流入冷介质出气腔内，进入冷介质出气腔内的冷介质经第三出口流出，第三出口流出的冷介质经第六歧管入口进入第六歧管内并经第六歧管出口流出。

由此，本发明实施例的燃料电池电堆1000通过设置第五歧管、第六歧管和分配板8对冷介质进行配流，有利于减少的阳极冷却腔室103和阴极冷却腔室203歧管管路的设计，使得阳极冷却腔室103和阴极冷却腔室203歧管管路结构简单，有利于进一步提高本发明实施例的燃料电池电堆1000的输出稳定性。

可选地，阳极进气腔801、阳极出气腔802、阴极进气腔、阴极出气腔冷介质进气腔和冷介质出气腔设置在同一个分配板8上。

可选地，分配板8具有多个，多个分配板8在第一方向上间隔布置。

例如，如图1所示，分配板8具有三个，三个分配板8在阳极板1的厚度方向上均匀间隔布置。本发明实施例的燃料电池电堆1000通过设置多个分配板8，将燃料电池电堆1000分为多段，每段燃料电池电堆1000利用分配板8进行配流，有利于保证多节燃料电池电堆节间流量分配的一致性，有利于提高本发明实施例的燃料电池电堆1000的输出稳定性。

可选地，如图1所示，本发明实施例的燃料电池电堆1000还包括第一端板9和第二端板10，第一端板9和第二端板10沿阳极板1的厚度方向夹持多个燃料电池100。

本发明实施的燃料电池电堆提供了一种无需多个独立燃料电池电堆集成，而用于发电的单体大功率燃料电池电堆构型设计。在燃料电池电堆总体构型设计上，单个燃料电池的设计采用大幅面、一板多室的燃料电池结构，歧管口可采用共用的形式，在不减小单个燃料电池活性面积的前提下，增大了活性面积占比，同时降低幅面尺寸，减小压装难度。通过“一板多室-多段”的结构设计，实现单体燃料电池电堆大功率发电的同时，还提升燃料电池电堆运行的稳定性。

相关技术中，通常将多个独立的小功率燃料电池电堆进行集成，形成模块化的燃料电池电堆***用于发电。采用上述多电堆的集成方式，涉及多个燃料电池电堆之间水、气的分配以及复杂流路的控制，存在整个燃料电池电堆***的输出稳定性差等问题。

本发明实施例的燃料电池电池***包括至少一个燃料电池电堆1000，燃料电池电堆1000为上述任一实施例所述的燃料电池电堆1000。

由于本发明实施例的燃料电池电堆1000具有功率高等优点，因此，可以仅采用少量甚至单个燃料电池电堆1000形成一个大功率的燃料电池电堆***。与相关技术中多个独立的小功率燃料电池电堆进行集成而形成用于高功率发电的燃料电池电堆***相比，具有本发明实施例的燃料电池电堆1000的燃料电池电堆***涉及的流路控制更少，更方便控制，增强了具有本发明实施例的燃料电池电堆1000的燃料电池电堆***的输出稳定性。

因此，本发明实施例的燃料电池电堆***具有输出功率高和输出稳定性好等优点。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征 “上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。

Claims (17)

1.一种燃料电池，其特征在于，包括：

阳极板和阴极板，所述阳极板和所述阴极板沿第一方向相对设置；和

膜电极，所述膜电极设置在所述阳极板和阴极板之间，所述阳极板和所述膜电极之间限定出多个阳极腔室，所述阴极板和所述膜电极之间限定出多个阴极腔室，多个所述阳极腔室与多个所述阴极腔室一一对应，所述阳极板具有多个阳极歧管进口和多个阳极歧管出口，每个所述阳极腔室与至少一个所述阳极歧管进口和至少一个所述阳极歧管出口均连通，所述阴极板具有多个阴极歧管进口和多个阴极歧管出口，每个所述阴极腔室与至少一个所述阴极歧管进口和至少一个所述阴极歧管出口均连通。

2.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述阳极板具有阳极冷却腔室以及与所述阳极冷却腔室连通的阳极冷介质歧管进口和阳极冷介质歧管出口；

所述阴极板具有阴极冷却腔室以及与所述阴极冷却腔室连通的阴极冷介质歧管进口和阴极冷介质歧管出口。

3.根据权利要求2所述的燃料电池，其特征在于，所述阳极冷却腔室的数量为多个，多个所述阳极冷却腔室与多个所述阳极腔室一一对应，每个所述阳极冷却腔室和对应的所述阳极腔室沿所述第一方向布置；

所述阴极冷却腔室的数量为多个，多个所述阴极冷却腔室与多个所述阴极腔室一一对应，每个所述阴极冷却腔室和对应的所述阴极腔室沿所述第一方向布置。

4.根据权利要求3所述的燃料电池，其特征在于，多个所述阳极腔室中的至少部分阳极腔室沿第二方向间隔布置，多个所述阴极腔室中的至少部分阴极腔室沿第二方向间隔布置，所述第二方向垂直于所述第一方向。

5.根据权利要求4所述的燃料电池，其特征在于，多个所述阴极腔室均沿第二方向间隔布置，多个所述阳极腔室均沿所述第二方向间隔布置。

6.根据权利要求4所述的燃料电池，其特征在于，多个所述阳极腔室在第二方向和第三方向上呈矩阵形式布置，多个所述阴极腔室在所述第二方向和所述第三方向上呈矩阵形式布置；

其中，所述第二方向垂直于所述第三方向，所述第二方向和所述第三方向均垂直于所述第一方向。

7.根据权利要求5或6所述的燃料电池，其特征在于，与同一所述阳极腔室连通的所述阳极歧管进口和所述阳极歧管出口在所述第二方向上设置在同一所述阳极腔室的两侧；

与同一所述阴极腔室连通的所述阴极歧管进口和所述阴极歧管出口在所述第二方向上设置在同一所述阴极腔室的两侧；

与同一所述阳极冷却腔室连通的所述阳极冷介质歧管进口和所述阳极冷介质歧管出口在所述第二方向上设置在同一所述阳极冷却腔室的两侧；

与同一所述阴极冷却腔室连通的所述阴极冷介质歧管进口和所述阴极冷介质歧管出口在所述第二方向上设置在同一所述阴极冷却腔室的两侧。

8.根据权利要求7所述的燃料电池，其特征在于，每个所述阳极歧管进口与在所述第二方向上相邻的两个所述阳极腔室均连通；或者

每个所述阳极歧管出口与在所述第二方向上相邻的两个所述阳极腔室均连通；或者

一部分所述阳极歧管进口与在第二方向上相邻的两个所述阳极腔室均连通，一部分所述阳极歧管出口与在第二方向上相邻的两个所述阳极腔室均连通。

9.根据权利要求7所述的燃料电池，其特征在于，每个所述阴极歧管进口与在所述第二方向上相邻的两个所述阴极腔室均连通；或者

每个所述阴极歧管出口与在所述第二方向上与相邻的所述阴极腔室均连通；或者

一部分所述阴极歧管进口与在所述第二方向上相邻的所述阴极腔室均连通，一部分所述阴极歧管出口与在所述第二方向上相邻的所述阴极腔室均连通。

10.根据权利要求7所述的燃料电池，其特征在于，每个所述阳极冷介质歧管进口与在所述第二方向上相邻的两个所述阳极冷却腔室均连通；或者

每个所述阳极冷介质歧管出口与在所述第二方向上相邻的两个所述阳极冷却腔室均连通；或者

一部分所述阳极冷介质歧管进口与在所述第二方向上相邻的两个所述阳极冷却腔室均连通，一部分所述阳极冷介质歧管出口与在所述第二方向上相邻的两个所述阳极冷却腔室均连通。

11.根据权利要求7所述的燃料电池，其特征在于，每个所述阴极冷介质歧管进口与在所述第二方向上相邻的两个所述阴极冷却腔室均连通；或者

每个所述阴极冷介质歧管出口与在所述第二方向上相邻的所述阴极冷却腔室均连通；或者

一部分所述阴极冷介质歧管进口与在所述第二方向上相邻的两个所述阴极冷却腔室均连通，一部分所述阴极冷介质歧管出口与在所述第二方向上相邻的两个所述阴极冷却腔室均连通。

12.根据权利要求5所述的燃料电池，其特征在于，与同一所述阳极腔室连通的所述阳极歧管进口和所述阳极歧管出口在第三方向上设于所述阳极板的两侧；

与同一所述阴极腔室连通的所述阴极歧管进口和所述阴极歧管出口在第三方向上设于所述阴极板的两侧；

与同一所述阳极冷却腔室连通的所述阳极冷介质歧管进口和阳极冷介质歧管出口在第三方向上设于所述阳极冷却腔室的两侧；

与同一所述阴极冷却腔室连通的所述阴极冷介质歧管进口和阴极冷介质歧管出口在第三方向上设于所述阴极冷却腔室的两侧。

13.一种燃料电池电堆，其特征在于，包括：

多个燃料电池，所述燃料电池为权利要求1-12中任一项所述的燃料电池，多个所述燃料电池沿所述第一方向层叠布置。

14.根据权利要求13所述的燃料电池电堆，其特征在于，所述燃料电池还包括：

第一歧管，所述第一歧管具有第一歧管入口和第一歧管出口；

第二歧管，所述第二歧管具有第二歧管入口和第二歧管出口；和

分配板，所述分配板具有多个阳极进气腔、多个阳极出气腔、多个第一入口和多个第一出口，多个所述第一入口、多个所述阳极进气腔和多个所述阳极歧管进口一一对应，每个所述第一入口通过对应的所述阳极进气腔与对应的所述阳极歧管进口连通，多个所述第一出口、多个所述阳极出气腔和多个所述阳极歧管出口一一对应，每个所述第一出口通过对应的所述阳极出气腔与对应的所述阳极歧管出口连通。

15.根据权利要求13所述的燃料电池电堆，其特征在于，所述燃料电池还包括：

第三歧管，所述第三歧管具有第三歧管入口和第三歧管出口；

第四歧管，所述第四歧管具有第四歧管入口和第四歧管出口；和

分配板，所述分配板具有多个阴极进气腔、多个阴极出气腔、多个第三入口和多个第三出口，多个所述第三入口、多个所述阴极进气腔和多个所述阴极歧管进口一一对应，每个所述第三入口通过对应的所述阴极进气腔与对应的所述阴极歧管进口连通，多个所述第三出口、多个所述阴极出气腔和多个所述阴极歧管出口一一对应，每个所述第三出口通过对应的所述阴极出气腔与对应的所述阴极歧管出口连通。

16.根据权利要求13所述的燃料电池电堆，其特征在于，所述燃料电池还包括：

第五歧管，所述第五歧管具有第五歧管入口和第五歧管出口；

第六歧管，所述第六歧管具有第六歧管入口和第六歧管出口；和

分配板，所述分配板具有多个冷介质进气腔、多个冷介质出气腔、多个第五入口和多个第五出口，多个所述第五入口、多个所述冷介质进气腔、多个所述阳极冷介质歧管进口和多个所述阴极冷介质歧管进口一一对应，每个所述第五入口通过对应的所述冷介质进气腔与对应的所述阳极冷介质歧管进口和所述阴极冷介质进口连通，多个所述第五出口、多个所述冷介质出气腔、多个所述阳极冷介质歧管出口和多个所述阴极冷介质出口一一对应，每个所述第五出口通过对应的所述阴极出气腔与对应的所述阳极冷介质歧管出口和所述阴极冷介质歧管出口连通。

17.一种燃料电池电堆***，其特征在于，包括至少一个燃料电池电堆，所述燃料电池电堆为权利要求13-16中任一项所述的燃料电池电堆。

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