電池保持設(shè)計(jì)和工藝的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及電池保持設(shè)計(jì)和工藝。用于減少燃料電池組內(nèi)相鄰燃料電池之間的相對(duì)移動(dòng)的系統(tǒng)和方法包括改進(jìn)的策略，用于將加速度負(fù)載分配在燃料電池組上，同時(shí)在暴露于高的加速度負(fù)載后維持電池組的性能。該系統(tǒng)包括燃料電池組，所述燃料電池組包括由殼體包圍的多個(gè)燃料電池。可固化材料占據(jù)了位于電池組中每個(gè)燃料電池的邊緣與殼體內(nèi)壁之間的側(cè)向空間的至少一部分。在殼體內(nèi)發(fā)生高的加速度負(fù)載時(shí)，可固化材料傳遞來(lái)自殼體的加速度負(fù)載，以將負(fù)載更均勻地分配至燃料電池的邊緣。多個(gè)隔墻可被固定在殼體與燃料電池組之間，以便形成用于接納可固化材料的通道。
【專(zhuān)利說(shuō)明】電池保持設(shè)計(jì)和工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)總體上涉及一種用于將加速度負(fù)載分配在燃料電池組上的改進(jìn)策略，并且尤其地涉及一種改進(jìn)燃料電池系統(tǒng)的方法，以固定燃料電池在燃料電池組內(nèi)的位置并且在暴露于高的加速度負(fù)載后維持電池組性能。

【背景技術(shù)】
[0002]燃料電池系統(tǒng)通過(guò)燃料和氧化劑的氧化和還原來(lái)產(chǎn)生電能。例如，由于氫是清潔的，并且氫可用于在燃料電池中有效地發(fā)電，所以氫是非常有吸引力的燃料源。汽車(chē)工業(yè)已將可觀的資源花費(fèi)在將氫燃料電池作為車(chē)輛功率源的研制中。由氫燃料電池提供動(dòng)力的車(chē)輛比現(xiàn)今采用內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的車(chē)輛更有效且產(chǎn)生更低的排放。
[0003]在典型的燃料電池系統(tǒng)中，通過(guò)流路將作為反應(yīng)物的氫或富氫氣體供應(yīng)至燃料電池的陽(yáng)極側(cè)，同時(shí)通過(guò)分開(kāi)的流路將作為反應(yīng)物的氧(諸如以大氣氧的形式)供應(yīng)至燃料電池的陰極側(cè)。典型地，以諸如鉬之類(lèi)的貴金屬的形式的催化劑被安置在陽(yáng)極和陰極處，以促進(jìn)反應(yīng)物變成電子以及帶正電離子(對(duì)于氫)和帶負(fù)電離子(對(duì)于氧)的電化學(xué)轉(zhuǎn)化。在一種眾所周知的燃料電池形式中，陽(yáng)極和陰極可由導(dǎo)電的氣體擴(kuò)散介質(zhì)(GDM)層制成，所述氣體擴(kuò)散介質(zhì)層具有沉積在其上的催化劑從而形成催化劑涂覆的擴(kuò)散介質(zhì)(CCDM)。電解質(zhì)層(也稱(chēng)作離聚物層)將陽(yáng)極與陰極分開(kāi)，以便允許離子從陽(yáng)極到陰極的選擇性通過(guò)，同時(shí)禁止產(chǎn)生的電子的通過(guò)；相反地，迫使電子流過(guò)外部導(dǎo)電電路(諸如負(fù)載)，以便在與陰極處的帶電離子重新結(jié)合之前作有用功。帶正電的離子與帶負(fù)電的離子在陰極處的結(jié)合導(dǎo)致了作為反應(yīng)的副產(chǎn)品的無(wú)污染水的產(chǎn)生。在另一眾所周知的燃料電池形式中，陽(yáng)極和陰極可直接形成在電解質(zhì)層上，以形成稱(chēng)為膜電極組件(MEA)的層狀結(jié)構(gòu)。
[0004]質(zhì)子交換膜(PEM)燃料電池已表現(xiàn)出用于車(chē)輛及相關(guān)移動(dòng)應(yīng)用的特定希望。PEM燃料電池的電解質(zhì)膜是例如全氟磺酸膜(PFSA)(其商品示例是Naf1n ?)的固態(tài)質(zhì)子傳送膜。不管是否采用以上基于MEA的方法還是基于CCDM的方法，陽(yáng)極和陰極通過(guò)電解質(zhì)層分開(kāi)這樣的構(gòu)造存在形成了單個(gè)PEM燃料電池；許多這樣的單個(gè)電池可結(jié)合，以形成燃料電池組，從而提高其功率輸出。多個(gè)電池組可耦連到一起，以進(jìn)一步提高功率輸出。
[0005]安置在車(chē)輛內(nèi)的燃料電池組必需能夠經(jīng)得起來(lái)自車(chē)輛的加速和減速的急劇負(fù)載變化。尤其地，為了在諸如車(chē)輛碰撞的事件期間在暴露于高的加速度負(fù)載之后繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，必需保持組成電池組的燃料電池的位置。在車(chē)輛的高的加速、減速或碰撞的情況下，高的剪切力可能引起電池組的電池之間的滑動(dòng)。如果在電池組端部附近的電池在與電池堆疊方向垂直的方向上滑動(dòng)，則電池組可能解體。另外，為了減輕膜的膨脹和熱收縮，為冷起動(dòng)制備的電池組常常具有降低的用于保持的壓縮負(fù)載，從而使得電池易于通過(guò)側(cè)向加速移位。
[0006]典型地，燃料電池組被包圍在殼體中，所述殼體必需能夠適應(yīng)基于變化的水合作用水平和溫度的燃料電池的膨脹和收縮。生成保持力的當(dāng)前方法包括:通過(guò)電池組壓縮從而在整個(gè)電池組的端電池處生成摩擦；和通過(guò)與模塊框架的接觸傳遞至殼體的在模塊的端電池處的摩擦。通過(guò)端電池摩擦的保持的主要缺點(diǎn)是其受限于壓縮負(fù)載乘以界面的摩擦系數(shù)。由于GDM的表面典型地用聚四氟乙烯(PTFE)處理，所以摩擦系數(shù)可能很低，以致在急劇加速期間不足以產(chǎn)生保持整個(gè)電池組的摩擦。利用粘合劑來(lái)僅僅保持端電池只不過(guò)使保持系統(tǒng)中的弱點(diǎn)移至下一電池界面。利用粘合劑來(lái)結(jié)合所有界面將禁止電池組拆開(kāi)以便進(jìn)行維修或診斷分析。
[0007]該不夠的摩擦力在現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)將電池組分成共享共用壓縮系統(tǒng)的一系列短的電池組模塊來(lái)解決。在每個(gè)模塊的端部處的框架于是可由殼體外部地支撐。在每個(gè)模塊的端電池處的保持力仍然如以上所討論地受限制。此外，盡管減輕質(zhì)量的模塊需要成比例地減小的保持力，但系統(tǒng)的部件數(shù)和復(fù)雜性提高，從而給系統(tǒng)增加了模塊框架的成本和質(zhì)量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]根據(jù)本公開(kāi)，示出并描述了用于將加速度負(fù)載分配在燃料電池組上的改進(jìn)策略，以及示出并描述了固定燃料電池在燃料電池組內(nèi)的位置從而在暴露于高的加速度負(fù)載后維持電池組性能的方法。
[0009]根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)方面，描述了一種用于在破壞性事件期間減少燃料電池組內(nèi)相鄰燃料電池之間的相對(duì)移動(dòng)的方法。該方法包括構(gòu)造燃料電池系統(tǒng)以包括燃料電池組，所述燃料電池組包括包圍在殼體內(nèi)且處于相鄰面對(duì)關(guān)系的多個(gè)燃料電池，使得在電池組中的每個(gè)燃料電池的邊緣與殼體的內(nèi)壁之間存在側(cè)向空間。方法還包括將可固化材料注入側(cè)向空間的至少一部分中，以提供燃料電池的邊緣與內(nèi)壁之間的橋接部。在殼體內(nèi)發(fā)生破壞性事件時(shí)，可固化材料起作用以便通過(guò)將負(fù)載從殼體傳遞至燃料電池的邊緣來(lái)更均勻地分配加速度負(fù)載。
[0010]根據(jù)本公開(kāi)的另一方面，描述了一種燃料電池系統(tǒng)。燃料電池系統(tǒng)包括燃料電池組，所述燃料電池組包括被包圍在殼體內(nèi)且處于相鄰面對(duì)關(guān)系的多個(gè)燃料電池，使得在電池組中的每個(gè)燃料電池的邊緣與殼體的內(nèi)壁之間存在側(cè)向空間。系統(tǒng)還包括被包含在側(cè)向空間的至少一部分中的可固化材料，以提供燃料電池的邊緣與內(nèi)壁之間的橋接部。在殼體內(nèi)發(fā)生破壞性事件時(shí)，可固化材料傳遞來(lái)自殼體的加速度負(fù)載，以將加速度負(fù)載更均勻地分配至燃料電池的邊緣。
[0011]本發(fā)明還包括下述技術(shù)方案:
1.一種用于在破壞性事件期間減少燃料電池組內(nèi)相鄰燃料電池之間的相對(duì)移動(dòng)的方法，所述方法包括:
構(gòu)造燃料電池系統(tǒng)，以便包括:
燃料電池組，其包括處于相鄰面對(duì)關(guān)系的多個(gè)燃料電池；以及殼體，其包圍所述燃料電池組，使得側(cè)向空間限定在所述電池組中每個(gè)燃料電池的邊緣與所述殼體的內(nèi)壁之間；以及
將可固化材料注入所述側(cè)向空間的至少一部分中，以提供所述燃料電池的邊緣與所述內(nèi)壁之間的橋接部，使得在所述殼體內(nèi)發(fā)生破壞性事件時(shí)，所述可固化材料傳遞來(lái)自所述殼體的加速度負(fù)載，以這樣的方式將所述負(fù)載更均勻地分配至所述燃料電池的邊緣。
[0012]2.根據(jù)方案I所述的方法，還包括:通過(guò)位于所述殼體中的多個(gè)注入端口將所述可固化材料注入到所述側(cè)向空間中。
[0013]3.根據(jù)方案I所述的方法，其中，多個(gè)隔墻被固定在所述殼體與所述燃料電池組之間，其中，所述多個(gè)隔墻形成用于接納所述可固化材料的通道。
[0014]4.根據(jù)方案3所述的方法，其中，所述多個(gè)隔墻由泡沫材料構(gòu)成。
[0015]5.根據(jù)方案3所述的方法，其中，所述多個(gè)隔墻固定至所述殼體。
[0016]6.根據(jù)方案3所述的方法，其中，所述多個(gè)隔墻設(shè)置成與所述電池組的取向垂直，或者設(shè)置成與所述電池組的取向平行。
[0017]7.根據(jù)方案I所述的方法，其中，所述可固化材料是可膨脹的。
[0018]8.根據(jù)方案I所述的方法，其中，所述可固化材料具有高的側(cè)向剛度。
[0019]9.根據(jù)方案I所述的方法，其中，所述可固化材料是泡沫材料、液體或凝膠中的任何一種。
[0020]10.根據(jù)方案I所述的方法，還包括將絕緣板插入至所述殼體的內(nèi)部，使得所述絕緣板位于所述殼體與所述燃料電池組之間。
[0021]11.根據(jù)方案10所述的方法，其中，所述多個(gè)隔墻被固定至所述絕緣板，并且其中，所述多個(gè)隔墻形成用于接納可固化材料的通道。
[0022]12.根據(jù)方案11所述的方法，其中，所述多個(gè)隔墻由泡沫材料構(gòu)成。
[0023]13.—種燃料電池系統(tǒng)，包括:
燃料電池組，其包括處于相鄰面對(duì)關(guān)系的多個(gè)燃料電池；
殼體，其包圍所述燃料電池組，使得側(cè)向空間限定在所述電池組中每個(gè)燃料電池的邊緣與所述殼體的內(nèi)壁之間；以及
可固化材料，其被包含在所述側(cè)向空間的至少一部分中，其中，所述可固化材料提供了所述燃料電池的邊緣與所述內(nèi)壁之間的橋接部，使得在所述殼體內(nèi)發(fā)生破壞性事件時(shí)，所述可固化材料傳遞來(lái)自所述殼體的加速度負(fù)載，以這樣的方式將所述負(fù)載更均勻地分配至所述燃料電池的邊緣。
[0024]14.根據(jù)方案13所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，所述殼體包括用于接納所述可固化材料的多個(gè)注入端口。
[0025]15.根據(jù)方案13所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，多個(gè)隔墻被固定在所述殼體與所述燃料電池組之間，其中，所述多個(gè)隔墻形成用于接納所述可固化材料的通道。
[0026]16.根據(jù)方案15所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)隔墻由泡沫材料構(gòu)成。
[0027]17.根據(jù)方案15所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)隔墻固定至所述殼體。
[0028]18.根據(jù)方案13所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，所述可固化材料是可膨脹的。
[0029]19.根據(jù)方案13所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，所述可固化材料具有高的側(cè)向剛度。
[0030]20.根據(jù)方案13所述的燃料電池系統(tǒng)，還包括位于所述殼體與所述燃料電池組之間的絕緣板。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0031]當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時(shí)可最好地理解本發(fā)明以下對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明，其中相同的結(jié)構(gòu)用相同的附圖標(biāo)記指示，并且附圖中:
圖1是具有燃料電池推進(jìn)系統(tǒng)的車(chē)輛的透視剖視圖；
圖2a是在燃料電池組被拆除的情況下的根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的燃料電池殼體的透視圖；
圖2b是圖2a的燃料電池殼體的分解詳細(xì)透視圖，其示出了被包含在隔墻內(nèi)的可固化材料的細(xì)節(jié)，所述隔墻設(shè)置在附接至圍繞燃料電池組的殼體的內(nèi)壁的絕緣板上；
圖3是圖2a和圖2b的燃料電池殼體的端視圖，其示出了就位在殼體內(nèi)的燃料電池組； 圖4是示出了可固化材料通過(guò)設(shè)置成穿過(guò)殼體外壁的端口注入的透視圖；
圖5是根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的透視圖，其示出了 U形隔墻；以及圖6是根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的頂視圖，其示出了位于由相鄰殼體壁形成的角部中的隔墻。

【具體實(shí)施方式】
[0032]以下的詳細(xì)說(shuō)明和附圖描述并圖示了本公開(kāi)的各種實(shí)施例。所述說(shuō)明和附圖用于使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)和使用本發(fā)明，并不旨在以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
[0033]參考圖1，其示出了根據(jù)在此示出并描述的實(shí)施例的車(chē)輛2。車(chē)輛2 (例如，轎車(chē)、公共汽車(chē)、卡車(chē)或摩托車(chē))包括由電動(dòng)機(jī)150組成的基于燃料電池的推進(jìn)系統(tǒng)100，所述電動(dòng)機(jī)150從包括多個(gè)單獨(dú)的燃料電池6的燃料電池組200接收其電功率。推進(jìn)系統(tǒng)100可包括一個(gè)或多個(gè)燃料儲(chǔ)存氣體容器210和220、以及功率變換器或相關(guān)的電子裝置300、儲(chǔ)電裝置(例如，蓄電池310、超級(jí)電容器，等等)和提供對(duì)所述推進(jìn)系統(tǒng)100的操作的控制的控制器、以及任何數(shù)量的閥、壓縮機(jī)、管道、溫度調(diào)節(jié)器和其他輔助裝備。
[0034]任何數(shù)量的不同類(lèi)型的燃料電池6可用于組成推進(jìn)系統(tǒng)100的電池組200 ;這些電池6可以是金屬氫化物、堿性的、電鍍的或其他變體。在一種優(yōu)選但不是必需的形式中，燃料電池6是如以上所討論的PEM燃料電池。電池組200包括以串聯(lián)和/或并聯(lián)結(jié)合的多個(gè)這樣的燃料電池6，以便產(chǎn)生較高的電壓和/或電流產(chǎn)出。來(lái)自推進(jìn)系統(tǒng)100的產(chǎn)生的電功率于是可直接供應(yīng)至電動(dòng)機(jī)150，或者為車(chē)輛2以后的使用儲(chǔ)存在蓄電池310、電容器或相關(guān)的儲(chǔ)電裝置(未示出)內(nèi)。應(yīng)理解的是，在此示出并描述的燃料電池系統(tǒng)還可用于不同于機(jī)動(dòng)車(chē)輛的用途。
[0035]參考圖2a、圖2b和圖3，其示出了用于減少車(chē)輛2中燃料電池組200內(nèi)相鄰燃料電池6之間的相對(duì)移動(dòng)的系統(tǒng)和方法，其中車(chē)輛2由基于燃料電池的推進(jìn)系統(tǒng)100提供動(dòng)力。由破壞性事件引起的急劇負(fù)載變化可通過(guò)使單獨(dú)的燃料電池6相對(duì)與彼此移動(dòng)來(lái)?yè)p壞燃料電池組200或使電池組200解體，所述破壞性事件包括車(chē)輛2高的加速或減速、涉及車(chē)輛2的撞擊、或者諸如豎直跌落之類(lèi)的對(duì)燃料電池組200本身的類(lèi)似沖擊。當(dāng)基于燃料電池的推進(jìn)系統(tǒng)100針對(duì)冷起動(dòng)來(lái)制備時(shí)，損壞的可能性提高，這是由于相鄰燃料電池6之間降低的或最小的壓縮負(fù)載繼而又在表面摩擦中產(chǎn)生伴隨的減小。為了防止這樣的移動(dòng)或損壞，示出并描述了用于加速度負(fù)載的改進(jìn)分配的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)包括燃料電池組200，所述燃料電池組200包括由殼體8包圍的處于相鄰面對(duì)關(guān)系的多個(gè)燃料電池6。也被稱(chēng)為氣隙的側(cè)向空間10位于電池組200中的每個(gè)燃料電池6的邊緣與殼體8的內(nèi)壁12之間?？晒袒牧?4占據(jù)側(cè)向空間10的至少一部分，并且提供燃料電池6的邊緣與殼體8的內(nèi)壁12之間的橋接部，以給予燃料電池組200結(jié)構(gòu)支撐。可固化材料14可膨脹或者可具有高的側(cè)向剛度，使得當(dāng)在側(cè)向方向上施加負(fù)載時(shí)，可固化材料14抵抗側(cè)向撓曲。在維修期間，燃料電池組200的燃料電池6之間的間隔隨擴(kuò)散介質(zhì)減壓而增大；可膨脹的可固化材料14允許這些燃料電池6在其貫穿厚度的維上以及在貫穿其沿邊的維上膨脹，然后可在不損壞基于燃料電池的推進(jìn)系統(tǒng)100的燃料電池6或其他部件的情況下重新壓縮。替代地，當(dāng)使用高剛度的可固化材料14時(shí)，燃料電池6的邊緣必須撓曲，以適應(yīng)燃料電池組200的長(zhǎng)度的增長(zhǎng)?？晒袒牧?4可以是泡沫材料、液體、凝膠或環(huán)氧樹(shù)脂。在殼體8內(nèi)發(fā)生破壞性事件時(shí)，可固化材料14傳遞來(lái)自殼體8的加速度負(fù)載，以將該負(fù)載更均勻地分配至燃料電池6的邊緣。盡管燃料電池系統(tǒng)的許多部件存在不同公差，可固化材料14仍有利于負(fù)載的均勻分配，并且保護(hù)基于燃料電池的推進(jìn)系統(tǒng)100。即使當(dāng)汽車(chē)停車(chē)并且電池組不運(yùn)行時(shí)，可固化材料14也在破壞性事件期間提供支撐，并且所述可固化材料14可附接至殼體8或者可由殼體8限制。應(yīng)理解的是，如所示和描述的系統(tǒng)和方法在燃料電池組200相對(duì)于車(chē)輛取向的任何壓縮方向上防止了對(duì)燃料電池組200的移動(dòng)或損壞。
[0036]側(cè)向空間100適應(yīng)電池組200的水合作用和熱膨脹的需求，并且還使該電池組更易于維修。由于電池組200中為避免燃料電池組的凍結(jié)而消除水導(dǎo)致了單獨(dú)的燃料電池6之間的GDM的收縮，所以當(dāng)基于燃料電池的推進(jìn)系統(tǒng)針對(duì)冷起動(dòng)而制備時(shí)，側(cè)向空間10增大。
[0037]根據(jù)本公開(kāi)的另一方面，多個(gè)隔墻(或屏障)16被固定在殼體8與燃料電池組200之間，所述多個(gè)隔墻16可由諸如聚氨酯的熱固性泡沫材料、諸如聚苯乙烯的熱塑性泡沫材料或者如用于球密封件的柔性橫截面組成，其中，多個(gè)隔墻16形成用于接納可固化材料14的通道。隔墻16可占據(jù)由殼體8的內(nèi)壁12的尺寸限定的整個(gè)區(qū)域，可占據(jù)多個(gè)小的區(qū)域，或者在兩者之間的任何區(qū)域。多個(gè)隔墻16可固定至殼體8或者固定至殼體8與燃料電池組200之間的中間材料。中間材料可以是附連至殼體8的內(nèi)壁12的絕緣板18。多個(gè)隔墻16可與燃料電池組200的取向垂直地設(shè)置或者與電池組200的取向平行地設(shè)置，并且可在數(shù)量和尺寸方面有所變化。絕緣板18通過(guò)使側(cè)向空間10最小化來(lái)用于中斷燃料電池組200與殼體8之間的慣常浮力流動(dòng)(buoyancy convent1n flow)。絕緣面板18還提供電絕緣。隔墻16還可由其他材料組成，諸如但不限于，非結(jié)構(gòu)性彈性材料、能夠填充在電池之間（~1mm的間隙)以形成包含施用材料的合適密封的低硬度泡沫材料、或者可在允許密封于電池之間的狀態(tài)下施用的任何其他結(jié)構(gòu)性材料。
[0038]根據(jù)本公開(kāi)的另一個(gè)方面，公開(kāi)了一種在破壞性事件期間減少燃料電池組200內(nèi)相鄰燃料電池6之間的相對(duì)移動(dòng)的方法。該方法包括:如上所述地構(gòu)造基于燃料電池的推進(jìn)系統(tǒng)100 ;和將可固化材料14注入側(cè)向空間10的至少一部分中，以提供燃料電池6的邊緣與殼體8的內(nèi)壁12之間的橋接部。殼體8包括用于接納可固化材料14的多個(gè)注入端口
20。一旦系統(tǒng)100完全裝配好，就經(jīng)由多個(gè)注入端口 20將可固化材料14注入到殼體8的內(nèi)壁12與燃料電池組200之間的側(cè)向空間10中。在包括隔墻16的實(shí)施例中，注入端口 20與隔墻16流體連通。該方法還包括控制可固化材料14的量、范圍和固化，其中，可固化材料14足夠粘，以允許沒(méi)有泄漏的完全填充，并且材料14的固化可發(fā)生在沒(méi)有離線停頓時(shí)間的過(guò)程中。固化可在室溫下通過(guò)諸如環(huán)氧樹(shù)脂的兩部分混合系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，或者可在高溫下通過(guò)單組分系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。替代性地，可使用諸如室溫硫化(RTV)硅樹(shù)脂的濕固化系統(tǒng)。
[0039]根據(jù)本公開(kāi)的又一方面，可固化材料14具有某些其他特性，包括絕熱特性、電絕緣特性、彈性特性、流動(dòng)性特性、機(jī)械特性(即，剛度、順應(yīng)性、彈性模量、強(qiáng)度等)，等等。絕熱特性必需足以限制電池組的熱損。電絕緣特性必需足以避免鄰近板之間的過(guò)量分路電流。彈性特性必需足夠允許減壓期間的膨脹或板撓曲。流動(dòng)性必需足以允許材料穿過(guò)電池之間的間隙，以產(chǎn)生緊密接觸，但不從阻塞區(qū)域漏出。機(jī)械特性必需足以承載最大加速度負(fù)載。在一種示例性形式中，可固化材料14具有1.3 X 114 ohms-cm的電阻率；30，000 cps的粘度；90 Shore A的可壓縮性；1250-4500 psi之間的剪切強(qiáng)度；85-147X 1(T6 in/°C之間的熱膨脹系數(shù)；和0.104 btu-ft/ft2-hr- °F的熱導(dǎo)率。
[0040]在本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例中，如圖4所示，利用注入器24將可固化材料14作為液體注入側(cè)向空間10中，所述可固化材料14然后硬化成結(jié)構(gòu)性材料。可固化材料14應(yīng)具有足夠低的粘度，以允許材料14在燃料電池6之間流動(dòng)，但也足夠粘，以便不溢出側(cè)向空間10。如果結(jié)合至絕緣板18是不合需要的，則可在絕緣板18上使用脫模劑或低表面能材料。
[0041]根據(jù)本公開(kāi)的另一方面，該方法還包括圖2a和圖2b所示的位于可固化材料14與中間部件(殼體8或絕緣板18)之間的脫模襯底22，使得可為了與維修相關(guān)的電池組200的減壓和重新壓縮而分離系統(tǒng)。
[0042]在圖5中示出了本發(fā)明的替代性實(shí)施例，所述替代性實(shí)施例包括U形隔墻16，一旦基于燃料電池的推進(jìn)系統(tǒng)100如上所述裝配好，則所述U形隔墻16就直接被裝入側(cè)向空間10中。U形隔墻16的開(kāi)口部朝上取向，以允許流動(dòng)性非常好的材料倒入位置中。于是，可將注入模制的填塊置入未固化的材料中，以提供改進(jìn)的熱障并將機(jī)械負(fù)載傳遞至殼體。
[0043]在圖6中示出了本發(fā)明的另一替代性實(shí)施例，所述另一替代性實(shí)施例包括用于包含可固化材料14的隔墻16，所述隔墻16跨這樣的角部安裝在側(cè)向空間10內(nèi)，其中所述角部通過(guò)如上所述地結(jié)合殼體8的內(nèi)壁12來(lái)形成。在該實(shí)施例中，隔墻16在被設(shè)置成與燃料電池組200接觸之前被填充滿(mǎn)材料。
[0044]本公開(kāi)的另一替代性實(shí)施例包括預(yù)制插入絕緣板18，一旦基于燃料電池的推進(jìn)系統(tǒng)100如上所述裝配好，就可將所述預(yù)制插入絕緣板18安裝在側(cè)向空間10中。
[0045]盡管為了例示本發(fā)明的目的已示出了某些代表性的實(shí)施例和細(xì)節(jié)，但對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，可在不偏離本發(fā)明的在所附權(quán)利要求中限定的范圍的情況下實(shí)現(xiàn)各種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種用于在破壞性事件期間減少燃料電池組內(nèi)相鄰燃料電池之間的相對(duì)移動(dòng)的方法，所述方法包括: 構(gòu)造燃料電池系統(tǒng)，以便包括: 燃料電池組，其包括處于相鄰面對(duì)關(guān)系的多個(gè)燃料電池；以及 殼體，其包圍所述燃料電池組，使得側(cè)向空間限定在所述電池組中每個(gè)燃料電池的邊緣與所述殼體的內(nèi)壁之間；以及 將可固化材料注入所述側(cè)向空間的至少一部分中，以提供所述燃料電池的邊緣與所述內(nèi)壁之間的橋接部，使得在所述殼體內(nèi)發(fā)生破壞性事件時(shí)，所述可固化材料傳遞來(lái)自所述殼體的加速度負(fù)載，以這樣的方式將所述負(fù)載更均勻地分配至所述燃料電池的邊緣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括:通過(guò)位于所述殼體中的多個(gè)注入端口將所述可固化材料注入到所述側(cè)向空間中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，多個(gè)隔墻被固定在所述殼體與所述燃料電池組之間，其中，所述多個(gè)隔墻形成用于接納所述可固化材料的通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述多個(gè)隔墻由泡沫材料構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述多個(gè)隔墻固定至所述殼體。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述多個(gè)隔墻設(shè)置成與所述電池組的取向垂直，或者設(shè)置成與所述電池組的取向平行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述可固化材料是可膨脹的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述可固化材料具有高的側(cè)向剛度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述可固化材料是泡沫材料、液體或凝膠中的任何一種。
10.一種燃料電池系統(tǒng)，包括: 燃料電池組，其包括處于相鄰面對(duì)關(guān)系的多個(gè)燃料電池； 殼體，其包圍所述燃料電池組，使得側(cè)向空間限定在所述電池組中每個(gè)燃料電池的邊緣與所述殼體的內(nèi)壁之間；以及 可固化材料，其被包含在所述側(cè)向空間的至少一部分中，其中，所述可固化材料提供了所述燃料電池的邊緣與所述內(nèi)壁之間的橋接部，使得在所述殼體內(nèi)發(fā)生破壞性事件時(shí)，所述可固化材料傳遞來(lái)自所述殼體的加速度負(fù)載，以這樣的方式將所述負(fù)載更均勻地分配至所述燃料電池的邊緣。
【文檔編號(hào)】H01M8/24GK104051758SQ201410094307
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月14日
【發(fā)明者】J.A.羅克, D.A.馬丁徹克 申請(qǐng)人:通用汽車(chē)環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司