CN102800885A - 一种燃料电池电堆组装用装置 - Google Patents

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Abstract

一种燃料电池电堆组装用装置，包括底盘座、引导杆、垂直杆和支撑固定架；底盘座侧面沿底盘座中心轴线对称设有2或4个引导杆，引导杆与底盘座为一体结构，每个引导杆上表面标有尺寸刻度；支撑固定架和垂直杆各有2或4个，每个支撑固定架和垂直杆组装成一整体，每个支撑固定架底部设有滑块，滑块设有螺纹定位孔，滑块可在引导杆上沿轴线方向来回滑动，滑块由螺栓通过螺纹定位孔固定于引导杆确定位置，每根垂直杆与底盘座相垂直，每根垂直杆内表面标有尺寸刻度。本装置结构简单、灵活，通过固定滑块在引导杆的位置及垂直杆的长度，可以组装不同活性面积及不同规格的燃料电池电堆，精确燃料电池的组装对齐程度，提高燃料电池的稳定性和安全性。

Description

一种燃料电池电堆组装用装置
技术领域
本发明属于燃料电池技术领域，具体为一种燃料电池电堆组装用装置。
背景技术
质子交换膜燃料电池（PEMFC）是一种直接利用氢能的发电装置，PEMFC把贮存在氢燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能，能量转化效率高；燃料电池对环境友好，唯一排放物是水。因此，燃料电池技术被认为是21世纪首选的洁净、高效的发电技术。
质子交换膜燃料电池工作时在催化剂的作用下，发生的反应为：
                                                      
Figure 2012102954655100002DEST_PATH_IMAGE001
生成的无污染的水直接排出或者回收用来加湿气体，电极反应产生的电子经外电路到达阴极，从而可以对外做功。
燃料电池单体电池如图1所示，主要由膜电极组件(MEA)，导流极板或双极板和其他辅助部件组成。为了提高燃料电池的输出功率，通常将若干个单体电池通过直叠或者平铺的方式堆叠在一起，在加上集流板、绝缘板和端板，通过螺杆或卡条紧固，组成燃料电池电堆。
燃料电池电堆由多个单电池组成，每个单电池在组装时如果没有良好的定位装置，组装时存在组装错位，这将导致燃料电池堆受力不均，影响密封甚至损坏膜电极组件以及双极板。因此，燃料电池电堆在组装时必须依靠定位装置。
通常组装质子交换膜燃料电池(PEMFC)的定位方式分为外定位和内定位。内定位是利用双极板以及MEA内部结构来实现定位。最常用的方法就是在燃料电池中设置内定位孔。但仅采用一种定位方式不足以使得燃料电池电堆的电池组之间完全对齐，最全面的方法是采用两种定位方式结合来组装燃料电池电堆。本发明提出一种灵巧方便的外定位装置，可结合内定位实现燃料电池电堆的电池组全面定位。
美国专利US6358641B1以及US2010/0279195A1提出一种内定位方法，在组装燃料电池电堆时依靠内定位杆来对齐电池组，内定位杆与定位孔可设置为相匹配的多种形状。但该专利仅采用一种定位方式，没有提及外定位。这不仅增加了双极板和MEA的加工难度与成本，而且也可能带来密封性问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃料电池电堆组装用装置，利用一种简单可靠的设计来解决燃料电池电堆的组装问题。与现有技术相比，本发明的装置，结构简单可靠，容易加工，降低了燃料电池电堆的组装难度，提高了燃料电池电堆的组装效率及组装质量。
    本发明的一种燃料电池电堆组装用装置，包括底盘座、引导杆、垂直杆和支撑固定架；所述的底盘座侧面沿底盘座中心轴线对称设有2或4个引导杆，所述的引导杆与底盘座为一体结构，每个引导杆上表面标有尺寸刻度；所述的支撑固定架和垂直杆各有2或4个，每1个支撑固定架和1根垂直杆组装成一个整体，每个支撑固定架底部设有滑块，滑块设有螺纹定位孔，其滑块可以在引导杆上沿着轴线方向来回滑动，每个滑块由紧固螺栓通过螺纹定位孔固定于1个引导杆的确定位置，每根垂直杆与底盘座相垂直，每根垂直杆内表面标有尺寸刻度。
   本发明的装置中，所述的底盘座与引导杆上表面与下表面均为水平面，厚度根据材料强度设定为3毫米~20毫米，所述的底盘座为方形或圆形，所述的引导杆长度设置为20厘米~100厘米范围内。
   本发明的装置中，所述的引导杆上表面及垂直杆内表面上的尺寸刻度单位为厘米、毫米或者英寸，精度为0.1毫米或者0.05英寸，所述的垂直杆长度设置为20厘。
   本发明的装置中，所述的支撑固定架与滑块垂直连接成为一体结构，厚度为3毫米~10毫米根据材料强度选取。
   本发明的装置所用材料为单一钢材、高分子材料或陶瓷，或者由不同材料制备各零件组合。
   本发明的装置中，每个支撑固定架和1根垂直杆通过2-8根连接梁连接，并用焊接或螺栓紧固组装成一个整体。
    本发明的装置的用法，根据质子交换膜燃料电池电堆的大小以及规格，将支撑固定架与垂直杆通过底部滑块在设有引导杆尺寸刻度的引导杆上精确定位，并通过滑块的螺纹定位孔用紧固螺栓固定在引导杆上，通过垂直杆上的垂直杆尺寸刻度确定其电堆的组装高度，支撑固定架的高度根据所需组装电池单片的数量进行调整。
本发明的特点在于：
(1) 本发明的一种燃料电池电堆组装用装置，结构简单、灵活，加工技术容易实现，能够适应于各种尺寸的燃料电池电堆组装。
(2)引导杆上表面均标有引导杆尺寸刻度，能够精确定位滑块的位置，从而定位垂直杆的相对位置。垂直杆内表面标有垂直杆尺寸刻度，能够精确评估燃料电池端板的平面度，从而间接使得燃料电池内部受力均匀。
附图说明
图1是质子交换膜燃料电池组装结构示意图
图2是本发明的燃料电池电堆组装用装置的一种实例结构示意图
图3是图2中A部结构放大示意图
图4是本发明的燃料电池电堆组装用装置的另一种实例结构示意图
图5是图4中B部结构放大示意图
图中： 1.阳极端板，2.阳极绝缘板，3.阳极集流板，4导流极板，5.MEA， 6.阴极集流板，7.螺杆，8.密封垫片，9.阴极绝缘板，10.阴极端板，11.引导杆，12.底盘座，13.滑块，14.支撑固定架，15.垂直杆，16.对齐组件，17引导杆尺寸刻度，18.垂直杆尺寸刻度，19.螺纹定位孔，20.紧固螺栓。
具体实施方式
下面结合附图及实施例进一步说明本发明的燃料电池电堆组装用装置的结构。
实施例1
如图2-3所示，为本发明的燃料电池电堆组装用装置。在底盘座12中心轴线上设有4个引导杆11，底盘座12与引导杆11同等厚度且上下表面水平。引导杆11上表面标注有引导杆尺寸刻度17，单位为毫米或者英寸。在引导杆上设有滑块13，滑块两侧中央有螺纹定位孔19，滑块13上固定连接着1个支撑固定架14且相互垂直，滑块可在引导杆上沿着轴线方向移动，并且可通过螺纹定位孔19螺栓固定。垂直杆15与支撑固定架14通过焊接（或粘贴）连接，垂直杆15与底盘座12表面垂直。滑块13与支撑固定架14和垂直杆15构成对齐组件16；垂直杆内表面上标注有垂直杆尺寸刻度18，单位为毫米或者英寸。
实施例1的一种燃料电池电堆组装用装置，可以根据电堆的大小灵活调整以适应燃料电池电堆组装。适合各种形状燃料电池电堆组装，特别适合于具有规整结构的方形燃料电池电堆组装。通过引导杆上的尺寸刻度可以精确定位燃料电池电堆中心；通过垂直杆可以确保燃料电池电堆在组装时其电堆单片的外四周对齐，并可通过垂直杆上的尺寸刻度调整其电堆最上层表面水平面以及装夹高度，最终处于水平位置或者满足客户要求。
实施例2
如图4-5所示为本发明的燃料电池电堆组装用装置另一种实施例，本实施例将垂直杆15与支撑固定架14通过螺栓20连接固定形成垂直杆组件，垂直杆组件通过支撑固定架14固定在滑块13上，滑块可在引导杆上沿着轴线方向移动，滑块13可通过螺纹定位孔19用螺栓紧固在引导杆11上。调整垂直杆组件与支撑固定架之间的叠合程度，使得垂直杆15与底盘座12表面垂直。
多个引导杆可以增加电池外周围的对齐程度，将垂直杆与支撑固定架设为活动可调，可以减小加工精度，从而缩小加工成本。垂直杆15与支撑固定架14可有多种连接方式，可设置为灵活可调。
本发明的一种燃料电池电堆组装用装置，结构简单可靠，方便灵活，适用于各种尺寸的燃料电池电堆组装，特别适合于具有规则外周围的燃料电池电堆组装，能够大幅度提高燃料电池电堆组装的成功率，减少拆卸次数。

Claims (7)

1. 一种燃料电池电堆组装用装置，其特征在于：包括底盘座（12）、引导杆（11）、垂直杆（15）和支撑固定架（14）；所述的底盘座侧面沿底盘座中心轴线对称设有2或4个引导杆（11），所述的引导杆与底盘座为一体结构，每个引导杆上表面标有尺寸刻度；所述的支撑固定架和垂直杆各有2或4个，每1个支撑固定架和1根垂直杆组装成一个整体，每个支撑固定架底部设有滑块，滑块设有螺纹定位孔，其滑块可以在引导杆（11）上沿着轴线方向来回滑动，每个滑块由紧固螺栓通过螺纹定位孔固定于1个引导杆的确定位置，每根垂直杆与底盘座相垂直，每根垂直杆内表面标有尺寸刻度。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆组装用装置，其特征在于，所述的底盘座与引导杆上表面和下表面均为水平面，厚度设定为3毫米~20毫米，所述的底盘座为方形或圆形，所述的引导杆长度为20厘米~100厘米。
3.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆组装用装置，其特征在于，所述的引导杆上表面及垂直杆内表面上的尺寸刻度单位为厘米、毫米或者英寸，精度为0.1毫米或者0.05英寸，所述的垂直杆长度为20厘米~100厘米，厚度根据材料强度设置为1毫米~5毫米范围内。
4.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆组装用装置，其特征在于，所述的支撑固定架与滑块垂直连接成为一体结构，厚度根据材料强度定为3毫米~10毫米。
5.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆组装用装置，其特征在于，该装置所用材料为单一钢材、高分子材料或陶瓷，或者由不同材料制备各零件组合。
6.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆组装用装置，其特征在于，每个支撑固定架和1根垂直杆通过2-8根连接梁连接，并用焊接或螺栓紧固组装成一个整体。
7.权利要求1所述的一种燃料电池电堆组装用装置的用法，其特征在于，根据质子交换膜燃料电池电堆的大小以及规格，将支撑固定架与垂直杆通过底部滑块在设有引导杆尺寸刻度的引导杆上精确定位，并通过滑块的螺纹定位孔（19）用紧固螺栓固定在引导杆上，通过垂直杆上的垂直杆尺寸刻度确定其电堆组装的高度，支撑固定架的高度根据所需组装电池单片的数量进行调整。
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