一种高绝缘度的燃料电池电堆的制作方法

本技术属于燃料电池，涉及高绝缘度的燃料电池电堆。

背景技术：

1、氢燃料电池是一种将氢气（h2）和氧气（o2）的化学能直接转化为电能的装置，其工作原理类似于电解水的逆反应。具体来说，氢气在阳极被分解为氢离子和电子，氢离子通过电解质膜到达阴极，而电子则通过外部电路做功后也到达阴极。在阴极，氢离子、电子和氧气结合生成水，同时释放电能。其核心优势在于：环保性：氢燃料电池的副产物仅为水，无污染，符合绿色出行理念；高效率：其能量转换效率可达50%-60%，远高于传统内燃机的20%-30%；长续航与快速加注：氢燃料电池汽车的续航里程可达到500公里以上，且加氢时间仅需几分钟，媲美传统燃油车；能源多样性：氢气可以通过多种方式生产，包括电解水制氢、工业副产氢等，有助于减少对化石燃料的依赖。氢燃料电池在交通、工业、电力等领域具有广泛应用，特别是在新能源汽车领域表现突出。例如，氢燃料电池汽车在公交、物流、港口运输等场景中已逐步推广。

2、燃料电池电堆是氢燃料电池的核心部件，其性能直接决定了整车的效率和使用寿命。而歧管接头则是电堆中负责气体和液体分配的关键结构，其与电堆整体连接结构设计直接影响电堆的运行效率和可靠性以及空间利用率。传统燃料电池电堆歧管接头通常采用单一进气口和排气口设计，通常共6个进出口，并且分布在端板的两端。目前歧管的设计常规如cn 114497671 a和cn 216850009 u专利中，两端的歧管分别集成为左盒体和右盒体，通过在盒体与端板连接平台边缘设计通孔，端板上设计螺纹孔，同时，需要在端板或盒子连接面增加密封槽，通过螺钉紧固连接以及水气口实现压缩密封的效果。也有采用如cn114497672 b专利中6个水气口独立安装的设计，每个接头同样通过平台处螺钉和两者间的密封面紧固连接及密封。两种类型的歧管一般会采用塑料件或者金属件外涂绝缘层，电堆端板考虑支撑强度则一般会采用铝或者不锈钢等金属件。gb33978-2017道路车辆用质子交换膜燃料电池模块国标中规定，在冷却液不循环且处于冷态时，电堆带电体（如集流板等）和不带电体（端板、歧管、绝缘板、紧固件等）之间的绝缘电阻应大于100ω/v，以确保电堆的安全性和稳定性。电堆实际运行过程中冷却液电导率对绝缘电阻有较大的影响，冷却液中的离子杂质会提高其电导率，导致绝缘电阻下降虽然冷却系统中有加装去离子装置，降低冷却液的电导率，但往往绝缘电阻仍旧不稳定，其次氢气和空气腔也会存在具有一定导电率的液态水，也会影响带电体和不带电体之间的绝缘强度。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种高绝缘度的燃料电池电堆，能解决上述的问题，且能为电堆辅助系统提供了更多的安装空间。

2、按照本实用新型提供的技术方案：一种高绝缘度的燃料电池电堆，包括堆芯，堆芯两侧分别设有进气端集流板和尾端集流板，进气端集流板另一侧依次设有进气端绝缘板、进气端端板，尾端集流板另一侧依次设有尾端绝缘板、尾端端板，进气端端板、进气端绝缘板中密封安装歧管，进气端集流板、堆芯内设有与歧管连通的反应通道；歧管中部设有限位凸环，歧管下部为密封管段；进气端端板上均布端板孔；进气端绝缘板上设有绝缘板孔，绝缘板孔为台阶孔，绝缘板孔上部尺寸大于下部；限位凸环位于绝缘板孔上部，密封管段位于绝缘板孔下部中，密封管段上设有密封槽，密封槽中安装密封圈；进气端端板和尾端端板螺栓连接。

3、作为本实用新型的进一步改进， 歧管顶部设有抱箍。

4、作为本实用新型的进一步改进，歧管上部位于端板孔中。

5、作为本实用新型的进一步改进，端板孔与抱箍尺寸适配。

6、作为本实用新型的进一步改进，堆芯由单电池叠加组成。

7、作为本实用新型的进一步改进，进气端端板和尾端端板上设有连接通孔。

8、作为本实用新型的进一步改进，进气端端板、歧管、进气端绝缘板、尾端绝缘板、尾端端板采用绝缘材料。

9、作为本实用新型的进一步改进，单电池上设有第一冷却水进水口、第一氢气进口、第一进空气口、第一冷却水出水口、第一出氢气口、第一出空气口、连通第一冷却水进水口和第一冷却水出水口的冷却水通道、连通第一氢气进口和第一出氢气口的氢气通道、连通第一进空气口和第一出空气口的空气通道。

10、作为本实用新型的进一步改进，进气端集流板上设有第二冷却水进水孔、第二氢气进孔、第二进空气孔、第二冷却水出水孔、第二出氢气孔、第二出空气孔。

11、本实用新型的积极进步效果在于：

12、1、本实用新型进气端端板和尾端端板通过螺栓连接，避免与带电体接触，安全性提升。

13、2、本实用新型通过电堆端板与歧管及连接结构更改，操作简单，同时不影响电堆原本电池单元装配结构；节省了端板表面歧管安装占用空间，为电堆辅助系统提供了更多的安装空间。

1.一种高绝缘度的燃料电池电堆，包括堆芯（8），其特征在于，堆芯（8）两侧分别设有进气端集流板（5）和尾端集流板（11），进气端集流板（5）另一侧依次设有进气端绝缘板（4）、进气端端板（1），尾端集流板（11）另一侧依次设有尾端绝缘板（12）、尾端端板（13），进气端端板（1）、进气端绝缘板（4）中密封安装歧管（2），进气端集流板（5）、堆芯（8）内设有与歧管（2）连通的反应通道；歧管（2）中部设有限位凸环（2-8），歧管（2）下部为密封管段（2-9）；进气端端板（1）上均布端板孔（1-1）；进气端绝缘板（4）上设有绝缘板孔，绝缘板孔为台阶孔，绝缘板孔上部尺寸大于下部；限位凸环（2-8）位于绝缘板孔上部，密封管段（2-9）位于绝缘板孔下部中，密封管段（2-9）上设有密封槽，密封槽中安装密封圈（3）；进气端端板（1）和尾端端板（13）连接。

2. 如权利要求1所述的高绝缘度的燃料电池电堆，其特征在于， 歧管（2）顶部设有抱箍（2-7）。

3.如权利要求2所述的高绝缘度的燃料电池电堆，其特征在于，歧管（2）上部位于端板孔（1-1）中。

4.如权利要求3所述的高绝缘度的燃料电池电堆，其特征在于，端板孔（1-1）与抱箍（2-7）尺寸适配。

5.如权利要求1所述的高绝缘度的燃料电池电堆，其特征在于，堆芯（8）由单电池（8-1）叠加组成。

6.如权利要求1所述的高绝缘度的燃料电池电堆，其特征在于，进气端端板（1）和尾端端板（13）上设有连接通孔，进气端端板（1）和尾端端板（13）通过螺栓（14）连接。

7.如权利要求1所述的高绝缘度的燃料电池电堆，其特征在于，进气端端板（1）、歧管（2）、进气端绝缘板（4）、尾端绝缘板（12）、尾端端板（13）采用绝缘材料。

8.如权利要求1所述的高绝缘度的燃料电池电堆，其特征在于，单电池（8-1）上设有第一冷却水进水口、第一氢气进口、第一进空气口、第一冷却水出水口、第一出氢气口、第一出空气口、连通第一冷却水进水口和第一冷却水出水口的冷却水通道、连通第一氢气进口和第一出氢气口的氢气通道、连通第一进空气口和第一出空气口的空气通道。

9.如权利要求1所述的高绝缘度的燃料电池电堆，其特征在于，进气端集流板（5）上设有第二冷却水进水孔、第二氢气进孔、第二进空气孔、第二冷却水出水孔、第二出氢气孔、第二出空气孔。