CN101657928B - 用于容纳至少一个燃料电池堆的壳体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种壳体，用于容纳至少一个燃料电池堆(24)，其中，在至少一个壳体壁(12)中在一个位置设置开孔(22)，燃料电池堆(24)的堆方向与壳体壁(12)在该位置相交，其中，在开孔中(22)可以设置压紧块，压紧块又可以由夹紧装置(40、42、44)在燃料电池堆(24)的堆方向上施加力，用以将燃料电池堆(24)压紧。

Description

用于容纳至少一个燃料电池堆的壳体
技术领域
本发明涉及一种用于容纳至少一个燃料电池堆的壳体。
背景技术
SOFC-燃料电池系统(SOFC＝Solid Oxide Fuel Cell，中文意思是固体氧化物燃料电池)由多个部件组成，其中包括重组器、补燃器以及SOFC-燃料电池堆。这些部件在900℃的温度下工作。
已经公知的是，SOFC燃料电池堆在限定的压紧下制造。该压紧在制造、储存以及在系统中固定期间通过临时的压紧得到保证。例如DE 103 08 382 B3中公开了一种压紧燃料电池堆的可能性。
不过，迄今为止压紧的可能性存在缺点，即导致压紧的元件被不可移动或仅不充分移动地(滑动地)设置。因此，对于迄今为止的压紧可能性来说，在将燃料电池系统加热到工作温度时，燃料电池堆的受热长度变化不能得到均衡，这可能导致燃料电池堆的不可逆的机械损坏，特别是在燃料电池堆的角部区域以及边缘的裂纹，这可能导致明显的热量损失和功率损失。
此外，迄今为止压紧的可能性存在的缺点还在于，燃料电池堆的压紧并非以恒定的力来预紧。这导致了预紧燃料电池堆的力依赖于燃料电池堆的温度状态以及随之产生的长度变化。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提出一种用于持续压紧至少一个燃料电池堆的可能性，其至少部分地避免了现有技术中的缺点。
该目的通过按照权利要求1所述的壳体实现。
本发明的其它有利的设计方案或改进方案由从属权利要求中得出。
为了实现该目的，本发明提出了一种用于容纳至少一个燃料电池堆的壳体。对于该壳体来说，在至少一个壳体壁中在一个位置设置了开孔，燃料电池堆的堆方向与壳体壁在该开孔处相交，其中，在开孔中可以设置压紧块，其又可以由夹紧装置在燃料电池堆的堆方向上施加力，用以将燃料电池堆压紧。该壳体的优点是，燃料电池堆通过压紧块在任何工作状态下以及在任何温度下总是被最佳地压紧。压紧块是一个单独的部件，从而使其能够实现滑动压紧，该压紧可以不依赖于壳体壁适应燃料电池堆的长度变化。通过夹紧装置可以将限定的力施加到燃料电池堆上，该夹紧装置在任何工作状态下以及与之紧密相关的燃料电池堆的长度变化下以预定义的力将燃料电池堆压紧。
在使用耐高温的绝缘壳体时壳体会在压力和高温下收缩。因此，按照本发明的燃料电池堆通过可移动地置入开孔中的压紧块压紧，所以壳体的收缩对压紧不产生影响，这是因为负责压紧的压紧块可以相对于壳体移动。此外，通过该壳体实现了将其容纳功能和压紧功能相结合以及仍然非常简单且不复杂地安装。因此不仅可以减少安装费用还可以减少制造费用。该壳体的另一个优点是防止所容纳的元件被污染以及损坏。
此外还可以如此构造该壳体，即以方形以及由单独的壳体壁构成壳体。其优点在于，简单地、造价低廉地制造壳体和简单地安装、拆卸壳体以及简单地装配和接近由壳体容纳的部件。
此外还可以有利地设置，壳体壁可相互接合。其优点在于，由壳体容纳的元件向外的热辐射能够被大大减小，且壳体因此具有较好的鉴于热量损失的特性，这是因为壳体减小了向外的导热、对流和热辐射。
按照本发明的壳体可以以有利的方式如此改进，即夹紧装置是一种包围壳体的夹紧框架。夹紧框架提供了具有高压紧力的牢固的压紧。
此外还可以如此改进按照本发明的壳体，即其表面平行于燃料电池堆方向延伸的壳体壁可以由夹紧带相互压紧。因此不必在壳体壁自身上面设置能够相互固定的装置。这减小了针对壳体壁的制造成本且实现了简单的结构。
此外还可以有利地设置，壳体材料为绝缘材料。除了容纳和压紧功能之外该改进方案还具有为壳体提供绝缘功能的优点。
该优点还可以如此实现，即壳体配有绝缘层。
此外还可以如此改进按照本发明的壳体，即壳体还被设计用于至少部分地容纳燃料电池堆的重组器和/或补燃器。因此实现了将整个燃料电池系统置入壳体的可能性。其优点在于能够实现非常简单和成本低廉的安装可能性。
该实施方式可以以有利地方式如此改进，即壳体为了容纳重组器和/或补燃器具有安装孔。因此保证了简单的安装以及同时实现了通过穿透壳体的两个端面引入管状的重组器和/或补燃器的可能性。
此外，本发明还提出了一种按照任一项权利要求所述的包括壳体的系统以及一种燃料电池堆。该系统以类似的方式提供了上述优点。
附图说明
下面，借助于附图举例说明本发明的优选实施方式。其中，
图1为按照本发明的壳体的分解图；
图2为图1中按照本发明的封闭状态下的壳体；以及
图3为图1中按照本发明的封闭的且装配完成的状态下的壳体。
具体实施方式
图1示出了按照本发明的壳体的分解图。壳体由6个壳体壁组成，在下面把其中的一个称作底壁10、一个称作顶壁12、两个称作侧壁14、16以及两个称作端壁18、20。底壁10和顶壁12分别为一体的，不过还具有把两块方形的平板对中相叠放置的形式，其中一块平板具有比另一块平板更大的表面，从而使底板10和顶板12具有围绕其边缘的连结板。在顶壁12中形成了两个开孔22。再一次参考两块相叠放置的平板的形式，产生开孔22的洞在较小的平板上具有比在较大的平板上更大的开孔面，从而使得开孔22也分别具有围绕边缘的连结板。侧壁14、16同样分别为一体的，不过具有把两块平板相叠放置的形式，其中较大的平板在其两个较长的边缘上分别凸起一个凸缘，其以随后的装配对准方向插入壳体内部，好像侧壁14、16整体就很厚。侧壁14、16的这种截面形状在下面被称作U形。此外，鉴于侧壁14、16的形状，较大的平板在U形中容纳较小的平板的形状，较小的平板对中设置在较大的平板上且如此按尺寸设计，即围绕较小的平板的边缘形成一个间隙，其大小可以适合底壁10和顶壁12的较大的平板的形状。端壁18、20具有侧壁14、16的形状，其区别在于，在端壁18、20纵向上的两个端部上的横截面(即与纵向垂直的截面)不是U形的，而是矩形的，也就是说，在与侧壁14、16的厚度一致的长度上去除凸缘。(“纵向”在本说明书中是指在该方向上各所述部件具有相对更长的尺寸。)上面有关更大的和更小的平板的描述只是为了形象地说明壳体壁10-20的几何尺寸，在实际情况下壳体壁10-20优选是一体制成的，其中，原则上由多部分组成的实施方式是可能的。此外，在端壁18、20中分别置入了两个安装孔38，稍后阐述的部件可穿过安装孔引导。因此，前述的壳体壁10-20的形状分别形成了与各相邻的壳体壁10-20的接合。壳体壁10-20优选由绝缘材料制成。还可以使壳体壁10-20在其内侧和/或外侧配置绝缘材料。在底壁10上设置两个燃料电池堆24以及一个重组器26和一个补燃器28。这些部件安装在底壁10上，其中，在底壁10中可以针对相应的导向这些部件的导线设置未示出的孔。为了设置到开孔22中设置了两个压紧块30。压紧块30优选由耐热的和弹性的材料制成且具有如下形状，即压紧块分别形成相对于设置有连结板的开孔22的配对件。压紧块30在燃料电池堆24的堆方向的尺寸(在压紧块30的安装状态下)如此设计，即压紧块以盈余在堆方向上贴合在燃料电池堆24上，从而使压紧块即使是在燃料电池堆高度最小时也能够将燃料电池堆在其堆方向上压紧。
图2示出了图1中按照本发明的封闭状态下的壳体。针对该封闭的状态，壳体壁10-20的接合部相互插入，从而形成了方形的壳体。在与燃料电池堆24的堆方向平行的四个棱角处置入了用于保护壳体壁14-20的棱角角件32。其平面平行于燃料电池堆24的堆方向的壳体壁，即侧壁14、16和端壁18、20在安装状态下包括两个夹紧带34，用以使这些壳体壁14-20相互固定以及坚固。夹紧带34分别被分为单个的部分，其中，单个的部分可借助于夹紧螺栓36相互连接。此外，还可以通过夹紧螺栓36将夹紧带34绷紧。在安装好的状态下重组器26和补燃器28的端部穿过安装孔38示出。
图3示出了图1中按照本发明的在封闭的且装配完成的状态下的壳体。在该状态下按照本发明的壳体配有夹紧框架，其基本上由一个夹紧框架板40、两个夹紧框架轨42和八个夹紧框架销钉44组成。为了加强夹紧框架轨42使其配有在轴向延伸的加强肋46。此外，夹紧框架轨如此设置在顶壁12的上方，即置入开孔22中的压紧块30直接位于夹紧框架轨的下面。夹紧框架板40和夹紧框架轨42都超出了壳体，其中，超出部分配有孔。夹紧框架销钉44穿过这些孔引导。在穿过孔引导的夹紧框架销钉44的端部置入了螺栓，用以将夹紧框架板40朝夹紧框架轨42压紧。在夹紧框架轨42与其所配设的螺栓之间和/或在夹紧框架板40与其所配设的螺栓之间设置了可插入夹紧框架销钉44的弹簧，从而使夹紧框架将燃料电池堆24弹性地预紧且可以跟随燃料电池堆24的根据温度的尺寸变化。
在上述的说明书、图例以及在权利要求中公开的本发明的特征可以独立地或者任意组合，为实现本发明是不可缺少的。
附图标记
10 底壁
12 顶壁
14 侧壁
16 侧壁
18 端壁
20 端壁
22 开孔
24 燃料电池堆
26 重组器
28 补燃器
30 压紧块
32 棱角角件
34 夹紧带
36 夹紧螺栓
38 安装孔
40 夹紧框架板
42 夹紧框架轨
44 夹紧框架销钉
46 加强肋

Claims (10)

1.一种壳体，用于容纳至少一个燃料电池堆(24)，其中，在至少一个壳体壁(12)中在一个位置设置开孔(22)，燃料电池堆(24)的堆方向与壳体壁(12)在该位置相交，其中，在开孔(22)中设置压紧块(30)，压紧块(30)又由夹紧装置(40、42、44)在燃料电池堆(24)的堆方向上施加力，用以将燃料电池堆(24)压紧，其特征在于，开孔(22)和压紧块(30)中的每一个都具有围绕边缘的连结板，其中，压紧块(30)的围绕边缘的连结板形成相对于开孔22的连结板的配对件。
2.如权利要求1所述的壳体，其特征在于，所述壳体是方形的且由单独的壳体壁构成。
3.如权利要求2所述的壳体，其特征在于，所述壳体壁相互接合。
4.如权利要求1所述的壳体，其特征在于，所述夹紧装置(40、42、44)是包绕壳体的夹紧框架。
5.如权利要求1所述的壳体，其特征在于，所述壳体壁能够被夹紧带相互压紧，其中，所述壳体壁的平面平行于燃料电池堆的堆方向延伸。
6.如权利要求1所述的壳体，其特征在于，所述壳体的材料是绝缘材料。
7.如权利要求1所述的壳体，其特征在于，所述壳体配有绝缘层。
8.如前述权利要求中任一项所述的壳体，其特征在于，所述壳体还被设计为至少部分地容纳燃料电池系统的重组器(26)和/或补燃器(28)。
9.如权利要求8所述的壳体，其特征在于，所述壳体具有用于容纳重组器(26)和/或补燃器(28)的安装孔(38)。
10.一种系统，包括如前述权利要求中任一项所述的壳体和燃料电池堆(24)。
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