氢燃料电池因高效环保，目前已进入产业化发展和应用阶段。考虑到效率和极化因素，氢燃料电池单节实际输出电压在0.5V-1.0V。在实际应用中，需要将一定数量的单体电池通过一定的设计进行组合，以达到功率、电压和电流等电气应用要求，从而形成了PEMFC电堆（简称电堆）。本节主要从安全和基本功能出发，介绍电堆基本功能和机械结构，以及说明电堆中流体分配、密封以及绝缘等功能的实现方法。
电堆基本结构
车用电堆结构如下图所示，有端板、集流板，双极板、膜电极通过堆叠而成。端板需要有一定刚度和硬度，主要其支撑作用，集流板主要是作为输出端子，输出电子。对于双极板、密封件、MEA之间的配合，可以见单电池单元截面图。
图1 车用电堆结构示意图
从图可以看出，密封件和MEA双极板常见配合方式。双极板是常见的2板3场结构，一面接触阳极通氢气，另一面接触阴极通空气，中间部分过冷却液。
图2 单电池单元截面图
双极板总体分为四个区，1是公用管道，2是流场区，3是过桥区，4和5是密封区，4为双极板周边密封区，防止气体外泄；5为公用管道周边，防止流体内漏密封区。
图3 双极板结构示意图
电堆结构功能
电堆工作需要有氢气、空气、冷却剂循环，这就需要考虑电堆密封功能，另外为了保持单电池一致性，需要考虑电堆气流分配功能；另外由于电堆高功率输出，需要考虑电气绝缘功能；
电堆结构功能设计
3.1密封结构设计
如图2为常见的密封结构，双极板、MEA和密封材料在一定的组装力下实现电堆密封，另外现在也有采用无边框结构的设计。
3.2流体分配结构设计
电堆流体分配主要是通过电堆级分配和单电池分配结合实现的。电堆级主要是通过公共管道将三种流体导入每节电池，同时又通过公用管道将每节单池流体汇总后排除。电堆公用管道，可分为内公用管道和外公用管道结构。单池级分配主要包括过桥结构和流场结构，过桥结构将公共管道流体导入每节单电池流场区。
3.3电堆的绝缘设计
电堆的绝缘设计有两种结构，一种是防止单电池之间的绝缘，主要通过MEA边框实现；二种是电堆对外部环境绝缘，主要通过电堆两端的绝缘板实现，如果端板是绝缘性很好的材料，端板可以作为绝缘板用，否则需要在集流板与端板之间增加绝缘板。
