專利名稱：用于容納至少一個燃料電池堆的殼體的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及--種用于容納至少一個燃料電池堆的殼體。
背景技術：
SOFC-燃料電池系統(tǒng)(SOFC = Solid Oxide Fuel Cell,中文意思是固體氧 化物燃料電池)由多個部件組成，其中包括重組器、補燃器以及SOFC-燃料電 池堆。這些部件在900。C的溫度下工作。
己經(jīng)公知的是，SOFC燃料電池堆在限定的壓緊下制造。該壓緊在制造、儲 存以及在系統(tǒng)中固定期間通過臨時的壓緊得到保證。例如DE 103 08 382 B3中 公開了 一種壓緊燃料電池堆的可能性。
不過，迄今為土壓緊的nj能性存在缺點，即導致壓緊的元件被不可移 動或僅不充分移動地(滑動地)設置。因此，對于迄今為止的壓緊可能性 來說，在將燃料電池系統(tǒng)加熱到工作溫度時，燃料電池堆的受熱長度變化 不能得到均衡，這可能導致燃料電池堆的不可逆的機械損壞，特別是在燃 料電池堆的角部區(qū)域以及邊緣的裂紋，這可能導致明顯的熱量損失和功率 損失。
此外，迄今為止壓緊的可能性存在的缺點還在于，燃料電池堆的壓緊 并非以恒定的力來預緊。這導致了預緊燃料電池堆的力依賴于燃料電池堆 的溫度狀態(tài)以及隨之產(chǎn)生的長度變化。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的冃的在于，提出一種用于持續(xù)壓緊至少一個燃料電池
堆的可能性，其至少部分地避免了現(xiàn)有技術中的缺點D
該y的通過按照權利要求i所述的殼體實現(xiàn)。 本發(fā)明的其它有利的設計方案或改進方案由從屬權利要求中得出。 為了實現(xiàn)該目的，本發(fā)明提出了 -種用于容納至少一個燃料電池堆的
3殼體。對于該殼體來說，在至少一個殼體壁中在一個位置設置了開孔，燃 料電池堆的堆方向與殼體壁在該開孔處相交，其中，在開孔中可以設置壓 緊塊，其又可以由夾緊裝置在燃料電池堆的堆方向上施加力，用以將燃料 電池堆壓緊。該殼體的優(yōu)點是，燃料電池堆通過壓緊塊在任何工作狀態(tài)下 以及在任何溫度下總是被最佳地壓緊。壓緊塊是一個單獨的部件，從而使 其能夠?qū)崿F(xiàn)滑動壓緊，該壓緊可以不依賴于殼體壁適應燃料電池堆的長度 變化。通過夾緊裝置可以將限定的力施加到燃料電池堆上，該夾緊裝置在 任何工作狀態(tài)下以及與之緊密相關的燃料電池堆的長度變化下以預定義 的力將燃料電池堆壓緊。
在使用耐高溫的絕緣殼體時殼體會在壓力和高溫下收縮。因此，按照 本發(fā)明的燃料電池堆通過可移動地置入開孔中的壓緊塊壓緊，所以殼體的 收縮對壓緊不產(chǎn)生影響，這是因為負責壓緊的壓緊塊可以相對于殼體移 動。此外，通過該殼體實現(xiàn)了將其容納功能和壓緊功能相結合以及仍然非 常簡單且不復雜地安裝。因此不僅可以減少安裝費用還可以減少制造費 用。該殼體的另 一個優(yōu)點是防止所容納的元件被污染以及損壞。
此外還可以如此構造該殼體，即以方形以及由單獨的殼體壁構成殼
體。其優(yōu)點在-;P，簡單地、造價低廉地制造殼體和簡單地安裝、拆卸殼體
以及簡單地裝配和接近由殼體容納的部件。
此外還可以有利地設置，殼體壁可相互接合。其優(yōu)點在于，由殼體容 納的元件向外的熱輻射能夠被大大減小，且殼體因此具有較好的鑒于熱量 損失的特性，這是因為殼體減小了向外的導熱、對流和熱輻射。
按照本發(fā)明的殼體可以以有利的方式如此改進，即夾緊裝置是一種包 圍殼體的夾緊框架。夾緊框架提供了具有高壓緊力的牢固的壓緊。
此外還可以如此改進按照本發(fā)明的殼體，即其表面平行于燃料電池堆 方向延伸的殼體壁可以由夾緊帶相互壓緊。因此不必在殼體壁自身上面設 置能夠相互固定的裝置。這減小了針對殼體壁的制造成本且實現(xiàn)了簡單的 結構。
此外還可以有利地設置，殼休材料為絕緣材料。除了容納和壓緊功能 之外該改進方案還具有為殼體提供絕緣功能的優(yōu)點。 該優(yōu)點還可以如此實現(xiàn)，即殼體配有絕緣層。此外還可以如此改進按照本發(fā)明的殼體，即殼體還被設計用于至少部 分地容納燃料電池堆的重組器和/或補燃器。因此實現(xiàn)了將整個燃料電池 系統(tǒng)置入殼體的可能性。其優(yōu)點在于能夠?qū)崿F(xiàn)非常簡單和成本低廉的安裝 可能性。
該實施方式可以以有利地方式如此改進，即殼體為了容納重組器和/ 或補燃器具有安裝孔。因此保證了簡單的安裝以及同時實現(xiàn)了通過穿透殼
體的兩個端面引入管狀的重組器和/或補燃器的可能性。
此外，本發(fā)明還提出了 種按照任-一項權利要求所述的包括殼體的系 統(tǒng)以及一種燃料電池堆。該系統(tǒng)以類似的方式提供了上述優(yōu)點。
下面，借助于附圖舉例說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。其中，
圖1為按照本發(fā)明的殼體的分解圖2為圖1中按照本發(fā)明的封閉狀態(tài)下的殼體；以及
圖3為圖1中按照本發(fā)明的封閉的且裝配完成的狀態(tài)下的殼體。
具體實施例方式
圖1示出了按照本發(fā)明的殼體的分解圖。殼體由6個殼體壁組成，在 下面把其中的一個稱作底壁IO、 一個稱作頂壁12、兩個稱作側(cè)壁14、 16 以及兩個稱作端壁18、 20。底壁IO和頂壁12分別為一體的，不過還具 有把兩塊方形的平板對中相疊放置的形式，其中--塊平板具有比另一塊平 板更大的表面，從而使底板10和頂板12具有圍繞其邊緣的連結板。在頂 壁12中形成了兩個開孔22。再一次參考兩塊相疊放置的平板的形式，產(chǎn) 生開孔22的洞在較小的平板上具有比在較大的平板上更大的開孔面，從 而使得開孔22也分別具有圍繞邊緣的連結板。側(cè)壁14、 16同樣分別為一 體的，不過具有把兩塊平板相疊放置的形式，其中較大的平板在其兩個較 長的邊緣上分別凸起一個凸緣，其以隨后的裝配對準方向插入殼體內(nèi)部， 好像側(cè)壁14、 16整體就很厚。側(cè)壁14、 16的這種截面形狀在下面被稱作 U形。此外，鑒于側(cè)壁14、 16的形狀，較大的平板在U形中容納較小的 平板的形狀，較小的平板對中設置在較大的平板上且如此按尺寸設計，即
5圍繞較小的平板的邊緣形成一個間隙，其大小可以適合底壁IO和頂壁12
的較大的平板的形狀。端壁18、 20具有側(cè)壁14、 16的形狀，其區(qū)別在于， 在端壁18、 20縱向上的兩個端部上的橫截面(即與縱向垂直的截面)不 是U形的，而是矩形的，也就是說，在與側(cè)壁14、 16的厚度一致的長度 上去除凸緣。("縱向"在本說明書中是指在該方向上各所述部件具有相對 更長的尺寸。)上面有關更大的和更小的平板的描述只是為了形象地說明 殼體壁10-20的幾何尺寸，在實際情況下殼體壁10-20優(yōu)選是一體制成的， 其中，原則上由多部分組成的實施方式是可能的。此外，在端壁18、 20 中分別置入了兩個安裝孔38，稍后闡述的部件可穿過安裝孔引導。因此， 前述的殼體壁10-20的形狀分別形成了與各相鄰的殼體壁10-20的接合。 殼體壁10-20優(yōu)選由絕緣材料制成。還可以使殼體壁10-20在其內(nèi)側(cè)和/ 或外側(cè)配置絕緣材料。在底壁10上設置兩個燃料電池堆24以及一個重組 器26和一個補燃器28。這些部件安裝在底壁10上，其中，在底壁10中 可以針對相應的導向這些部件的導線設置未示出的孔。為了設置到開孔 22中設置了兩個壓緊塊30。壓緊塊30優(yōu)選由耐熱的和彈性的材料制成且 具有如下形狀，即壓緊塊分別形成相對于設置有連結板的開孔22的配對 件。壓緊塊30在燃料電池堆24的堆方向的尺寸(在壓緊塊30的安裝狀 態(tài)下)如此設計，即壓緊塊以盈余在堆方向上貼合在燃料電池堆24上， 從而使壓緊塊即使是在燃料電池堆高度最小時也能夠?qū)⑷剂想姵囟言谄?堆方向上壓緊。
圖2示出了圖1中按照本發(fā)明的封閉狀態(tài)下的殼體。針對該封閉的狀 態(tài)，殼體壁10-20的接合部相互插入，從而形成了方形的殼體。在與燃料 電池堆24的堆方向平行的四個棱角處置入了用于保護殼體壁14-20的棱 角角件32。其平面平行于燃料電池堆24的堆方向的殼體壁，即側(cè)壁14、 16和端壁18、 20在安裝狀態(tài)下包括兩個夾緊帶34，用以使這些殼體壁 14-20相互固定以及堅固。夾緊帶34分別被分為單個的部分，其中，單 個的部分可借助于夾緊螺栓36相互連接。此外，還可以通過夾緊螺栓36 將夾緊帶34繃緊。在安裝好的狀態(tài)下重組器26和補燃器28的端部穿過 安裝孔38示出。
圖3示出了圖1中按照本發(fā)明的在封閉的且裝配完成的狀態(tài)下的殼體。在
6該狀態(tài)下按照本發(fā)明的殼體配有夾緊框架，其基本上由一個夾緊框架板40、兩
個夾緊框架軌42和八個夾緊框架銷釘44組成。為了加強夾緊框架軌42使其配 有在軸向延伸的加強肋46。此外，夾緊框架軌如此設置在頂壁12的上方，即置 入開孔22中的壓緊塊30直接位于夾緊框架軌的下面。夾緊框架板40和夾緊框 架軌42者P超出了殼體，其中，超出部分配有孔。夾緊框架銷釘44穿過這些孔 引導。在穿過孔引導的夾緊框架銷釘44的端部置入了螺栓，用以將夾緊框架板 40朝夾緊框架軌42壓緊。在夾緊框架軌42與其所配設的螺栓之間禾卩/或在夾緊 框架板40與其所配設的螺栓之間設置了可插入夾緊框架銷釘44的彈簧，從而 使夾緊框架將燃料電池堆24彈性地預緊且可以跟隨燃料電池堆24的根據(jù)纟， 的尺寸變化。
在上述的說明書、圖例以及在權利要求中公開的本發(fā)明的特征可以獨 立地或者任意組合，為實現(xiàn)本發(fā)明是不可缺少的。附圖標記
10 底壁
12 頂壁
14 側(cè)壁
16 側(cè)壁
18 端壁
20 端壁
22 開孔
24 燃料電池堆
26 重組器
28 補燃器
30 壓緊塊
32 棱角角件
34 夾緊帶
36 夾緊螺栓
38 安裝孔
40 夾緊框架板
42 夾緊框架軌
44 夾緊框架銷釘
46 加強肋
權利要求
1.一種殼體，用于容納至少一個燃料電池堆(24)，其中，在至少一個殼體壁(12)中在一個位置設置開孔(22)，燃料電池堆(24)的堆方向與殼體壁(12)在該位置相交，其中，在開孔中(22)可以設置壓緊塊(30)，壓緊塊(30)又可以由夾緊裝置(40、42、44)在燃料電池堆(24)的堆方向上施加力，用以將燃料電池堆(24)壓緊。
2. 如權利要求l所述的殼體，其特征在于，所述殼體是方形的且由單獨的殼體壁(10-20)構成。
3. 如權利要求3所述的殼體，其特征在于，所述殼體壁(10-20)相互接合。
4. 如前述權利要求中任一項所述的殼體，其特征在于，所述夾緊裝置(40、 42、 44)是包繞殼體的夾緊框架。
5. 如前述權利要求中任J頁所述的殼體，其特征在于，其平面平行于燃料電池堆的堆方向延伸的殼體壁(14-20)能夠被夾緊帶相互壓緊。
6. 如前述權利要求中任一項所述的殼體，其特征在于，所述殼體的材料是絕緣材料。
7. 如權利要求1-5中任一項所述的殼體，其特征在于，所述殼體配有絕緣層。
8. 如前述權利要求中任一項所述的殼體，其特征在于，所述殼體還被設計為至少部分地容納燃料電池系統(tǒng)的重組器(26)和/或補燃器(28)。
9. 如權利要求8所述的殼體，其特征在于，所述殼體具有用于容納重組器(26)和/或補燃器(28)的安裝孔(38)。
10. —種系統(tǒng)，包括如前述權利要求中任一項所述的殼體和燃料電池堆(24)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種殼體，用于容納至少一個燃料電池堆(24)，其中，在至少一個殼體壁(12)中在一個位置設置開孔(22)，燃料電池堆(24)的堆方向與殼體壁(12)在該位置相交，其中，在開孔中(22)可以設置壓緊塊，壓緊塊又可以由夾緊裝置(40、42、44)在燃料電池堆(24)的堆方向上施加力，用以將燃料電池堆(24)壓緊。
文檔編號H01M8/24GK101657928SQ200880008683
公開日2010年2月24日 申請日期2008年3月13日 優(yōu)先權日2007年3月16日
發(fā)明者延斯·哈佛麥斯特, 耶爾恩·布德 申請人:艾奈德有限公司