一種燃料電池固定裝置制造方法
【專利摘要】本實用型新公開一種燃料電池固定裝置，包括適配于燃料電池組兩端的端板和將兩端的端板緊密連接的緊固件，其特征在于：所述端板包括外端板、壓力緩沖器和壓力分散均衡板三部分；所述壓力緩沖器為彈性部件，垂直設(shè)置在所述外端板和壓力分散均衡板之間；所述緊固件為工字型片狀結(jié)構(gòu)，安裝在燃料電池組的側(cè)面，其兩端分別與燃料電池組兩端的端板固定連接。本實用新型通過自身內(nèi)部的壓力調(diào)節(jié)，來解決因電堆各零部件加工誤差所造成的電堆內(nèi)部受力不均局部壓力過大，電堆四周外觀尺寸差異較大的問題；可以減小對電堆內(nèi)部各器件加工公差的要求，有效的降低了電堆內(nèi)部各部件的加工成本，提高了生產(chǎn)效率。
【專利說明】一種燃料電池固定裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型涉及燃料電池【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種燃料電池固定裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]燃料電池以其能量轉(zhuǎn)換效率高、噪音低、低碳、零排放、使用靈活方便、操作溫度低、能量密度高等優(yōu)點，越來越被人們喜愛和使用。燃料電池主要分為磷酸鹽燃料電池(PAFC)、質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)、堿性燃料電池(AFC)、熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)等五大類。燃料電池通常需要將多個單體電池通過串聯(lián)的方式組裝成電堆。電堆的內(nèi)部設(shè)計和裝配技術(shù)決定電堆的性能，決定電堆的輸出。
[0003]燃料電池電堆主要由膜電極(MEA)、雙極板、集電板、端板和緊固螺栓等組成。燃料電池固定領(lǐng)域，傳統(tǒng)的固定方式是利用兩個外端板多根固定螺桿進行連接固定，這種固定模式對MEA、雙極板和端板等加工公差要求較高，增大了電堆的生產(chǎn)成本。若電堆各部件的加工精度不夠，導(dǎo)致電堆內(nèi)部受壓力不均，會造成電堆四周的尺寸誤差較大，不便于電堆產(chǎn)品規(guī)格化生產(chǎn)；由于電堆內(nèi)部受壓力不均，會造成電堆內(nèi)部的部件接觸松緊度不一樣，導(dǎo)致電堆的內(nèi)阻增大，隨著電堆使用，性能會大幅下降。有時候，電堆內(nèi)部受壓力不均，會造成雙極板或MEA損壞。
[0004]傳統(tǒng)的電堆緊固采用螺栓固定，在電堆的使用隨著電堆的熱脹冷縮和搬運過程中震動導(dǎo)致螺栓的螺母松動，輕則電堆的接觸電阻增大，導(dǎo)致電堆的性能下降，降低了電堆的壽命，重則，電堆漏氣，由于氫氣的泄漏，有可能會發(fā)生爆炸現(xiàn)象。
[0005]發(fā)明名稱為《用于電池系統(tǒng)的端板及使用此端板的電池系統(tǒng)》(申請?zhí)?200810088784.2),公開了一種用于電池系統(tǒng)的端板,該端板為多個肋結(jié)構(gòu)以層疊的方式配制，以使端板具有較強的結(jié)構(gòu)剛性，壓力得到均勻分布在電池組上，但是該結(jié)構(gòu)在MEA和電池雙極板厚度的加工公差較大時，依然無法解決壓力均衡的問題。
[0006]發(fā)明名稱為《具有均布壓力裝置的燃料電池》(申請?zhí)?01124222.1)公開了一種具有均布壓力裝置的燃料電池，包括二端版，各端板具有一中央?yún)^(qū)域及一周緣區(qū)域，設(shè)于該二端板的中央?yún)^(qū)域間的燃料電池堆，設(shè)于該二端板上的一系結(jié)裝置，以及一均布壓力裝置，包括至少一壓力風(fēng)箱、固設(shè)于該電池堆與其中以端板間。通過均布壓力裝置調(diào)整因熱脹冷縮所引起的壓力變化，該結(jié)構(gòu)中壓力風(fēng)箱直接與電池堆接觸，需要壓力風(fēng)箱的面積幾乎接近電池堆的面積，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜；否則壓力風(fēng)箱的位置變化就會導(dǎo)致壓力變化，無法達到均衡壓力的目的。
[0007]發(fā)明名稱為《燃料電池端板》(申請?zhí)枮?00480001636.2)，公開了一種燃料電池端板，包括第一、第二結(jié)構(gòu)部件，連接第一結(jié)構(gòu)部件和第二結(jié)構(gòu)部件的多個垂直部件，燃料電池端板構(gòu)造成貼合與燃料電池的表面以沿所述燃料電池的表面?zhèn)鬟f基本恒定壓力。在燃料電池端板變形或貼合于終端燃料電池的不平行表面的示例中，端板的第一和第二結(jié)構(gòu)部件基本平行以跨過終端燃料電池的表面?zhèn)鬟f基本恒定的壓力。該結(jié)構(gòu)不能有效解決結(jié)構(gòu)內(nèi)部壓力平衡的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明目的:本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種使燃料電池電堆內(nèi)部壓力均衡的燃料電池固定裝置。
[0009]技術(shù)方案:本實用新型所述的燃料電池固定裝置，包括適配于燃料電池組兩端的端板和將兩端的端板緊密連接的緊固件，所述端板包括外端板、壓力緩沖器和壓力分散均衡板三部分；所述壓力緩沖器為彈性部件，垂直設(shè)置在所述外端板和壓力分散均衡板之間；所述緊固件為工字型片狀結(jié)構(gòu)，安裝在燃料電池組的側(cè)面，其兩端分別與燃料電池組兩端的端板固定連接。通過緊固件把電池組兩端的端板緊密連接在一起，壓力緩沖器和壓力分散均衡板可以有效的調(diào)節(jié)由于MEA和電池雙極板厚度的加工公差，所造成的電堆四周高度不均一和內(nèi)部受力不均衡的現(xiàn)象。
[0010]為了防止壓力緩沖器滑動，所述外端板的內(nèi)側(cè)面上設(shè)置有壓力緩沖器固定柱，壓力緩沖器的一端套設(shè)在壓力緩沖器固定柱上。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述壓力緩沖器內(nèi)部為圓柱形結(jié)構(gòu)。
[0012]為了方便電堆的固定，所述外端板的側(cè)邊上設(shè)置有與緊固件端部適配的T型卡槽；所述壓力分散均衡板的側(cè)邊對應(yīng)位置設(shè)置有與緊固件中部適配的卡槽。所述緊固件通過螺栓固定在所述外端板的T型卡槽和所述壓力分散均衡板的卡槽中。
[0013]優(yōu)選地，所述壓力緩沖器為彈性性能的金屬材料或非金屬材料制成。
[0014]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是:1、本實用新型通過自身內(nèi)部的壓力調(diào)節(jié)，來解決因電堆各零部件加工誤差所造成的電堆內(nèi)部受力不均局部壓力過大，電堆四周外觀尺寸差異較大的問題；可以減小對電堆內(nèi)部各器件加工公差的要求，有效的降低了電堆內(nèi)部各部件的加工成本，提高了生產(chǎn)效率。由于電堆內(nèi)部的壓力自調(diào)節(jié)，提高了電堆壽命與性能。2、工字型緊固件的設(shè)計，彌補了傳統(tǒng)的電堆采用螺栓固定，在電堆的使用隨著電堆的熱脹冷縮和搬運過程中震動導(dǎo)致螺栓的螺母松動，導(dǎo)致電堆的接觸電阻增大，電堆的性能下降，降低了電堆的壽命，嚴(yán)重時，電堆漏氣，由于氫氣的泄漏，有可能會發(fā)生爆炸現(xiàn)象的缺陷，工字型緊固件外型尺寸均一，提高了電堆的組裝效率，便于電堆的產(chǎn)業(yè)化組裝。工字型緊固件采用螺釘固定，與工字型緊固件卡槽，形成“三維一體”的固定模式，保證外觀尺寸的均一。3、本實用新型內(nèi)有自調(diào)節(jié)壓力系統(tǒng)，外有工字型緊固件，在保證外觀尺寸不變的條件下，可以滿足電堆內(nèi)部由于熱脹冷縮空間需求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型中燃料電池電堆的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為燃料電池電堆內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0017]下面對本實用新型技術(shù)方案進行詳細(xì)說明，但是本實用新型的保護范圍不局限于所述實施例。
[0018]實施例1:一種燃料電池固定裝置，包括適配于燃料電池組4兩端的端板和將兩端的端板緊密連接的緊固件3，所述端板包括外端板1、壓力緩沖器5和壓力分散均衡板2三部分；所述壓力緩沖器5為彈性部件，垂直設(shè)置在所述外端板I和壓力分散均衡板2之間；所述緊固件3為工字型片狀結(jié)構(gòu)，安裝在燃料電池組4的側(cè)面，其兩端分別與燃料電池組4兩端的端板固定連接。
[0019]每個電堆內(nèi)部可以根據(jù)電堆的尺寸大小來合理的設(shè)置壓力緩沖器，壓力緩沖器5分別套在壓力緩沖器固定柱上，以便于防止壓力緩沖器的滑動。所述壓力緩沖器內(nèi)部為圓柱形結(jié)構(gòu)，為彈性性能的金屬材料或非金屬材料制成。
[0020]所述外端板的側(cè)邊上設(shè)置有與緊固件端部適配的T型卡槽6 ;所述壓力分散均衡板的側(cè)邊對應(yīng)位置設(shè)置有緊固件中部適配的卡槽。所述緊固件通過螺栓固定在所述外端板的T型卡槽6和所述壓力分散均衡板的卡槽中。
[0021]工作原理:燃料電池在一定的裝堆壓力下，將電堆壓到所需要的高度，分別將工字型緊固件卡在端板四周側(cè)邊上的卡槽中，然后用螺釘將工字型緊固件與端板固定在一起，形成該實用新型獨有的“三維一體”電堆固定裝置，保證了電堆外觀尺寸的均一性。在一定的壓力下，壓力緩沖器會有一定的形變，通過壓力緩沖器的形變量來調(diào)整電堆的內(nèi)部受力，由彈性形變所產(chǎn)生的內(nèi)部自調(diào)節(jié)力，通過壓力分散均衡板傳導(dǎo)給電堆內(nèi)部各個電池單元，有效的降低了因雙極板和膜電極的加工公差所導(dǎo)致的內(nèi)部應(yīng)力，從而可以調(diào)整電堆的外部尺寸，使之達到均一。工字型緊固件兩端卡在相應(yīng)的端板卡槽里面，兩端分別受到向外的彈力，可以有效減少在電堆使用過程中出現(xiàn)的電堆的緊固力減小的情況，非常便于電堆的組裝。工字型緊固件的材質(zhì)包括但不限于金屬材料和非金屬材料。
[0022]如上所述，盡管參照特定的優(yōu)選實施例已經(jīng)表示和表述了本實用新型，但其不得解釋為對本實用新型自身的限制。在不脫離所附權(quán)利要求定義的本實用新型的精神和范圍前提下，可對其在形式上和細(xì)節(jié)上作出各種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種燃料電池固定裝置，包括適配于燃料電池組兩端的端板和將兩端的端板緊密連接的緊固件，其特征在于:所述端板包括外端板、壓力緩沖器和壓力分散均衡板三部分；所述壓力緩沖器為彈性部件，垂直設(shè)置在所述外端板和壓力分散均衡板之間；所述緊固件為工字型片狀結(jié)構(gòu)，安裝在燃料電池組的側(cè)面，其兩端分別與燃料電池組兩端的端板固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池固定裝置，其特征在于:所述外端板的內(nèi)側(cè)面上設(shè)置有壓力緩沖器固定柱，壓力緩沖器的一端套設(shè)在壓力緩沖器固定柱上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池固定裝置，其特征在于:所述壓力緩沖器內(nèi)部為圓柱形結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池固定裝置，其特征在于:所述外端板的側(cè)邊上設(shè)置有與緊固件端部適配的T型卡槽；所述壓力分散均衡板的側(cè)邊對應(yīng)位置設(shè)置有與緊固件中部適配的卡槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃料電池固定裝置，其特征在于:所述緊固件通過螺栓固定在所述外端板的T型卡槽和所述壓力分散均衡板的卡槽中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池固定裝置，其特征在于:所述壓力緩沖器為彈性性能的金屬材料或非金屬材料制成。
【文檔編號】H01M8/04GK203659993SQ201420018863
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年1月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月13日
【發(fā)明者】程立明, 魏廣科, 王習(xí)鵬 申請人:江蘇綠遙燃料電池系統(tǒng)制造有限公司