CN103633358A - 一种高集成度金属板燃料电池电堆 - Google Patents
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Abstract
一种高集成度金属板燃料电池电堆,包括电堆主体以及紧固在该电堆主体两侧的各一块固定端板,它的特点是:在两块固定端板之中任一个与电堆主体之间设有浮动端板,这个浮动端板的侧面固定有弹簧。它有以下技术经济效果:电堆外尺寸固定,方便产品化应用和运输、拆装。整个电堆集成度高,有助于提升电堆的体积比功率。侧面封装板起紧固作用,总体截面积非常大而不易发生自身形变,使组装力在电堆上均匀分布。电堆内部通过弹簧补偿,利于在电堆的组装力发生变化时,使电堆内部的实际组装力更接近设计组装力,还可以延缓电堆组装力的衰减。可自由浮动的端板,可确保电堆内部组装力的有效传递。电堆的组装过程简捷方便,有利于提高生产效率。
Description
技术领域
本发明属于燃料电池技术领域,尤其涉及膜燃料电池电堆。
背景技术
当前燃料电池电堆通常在多节单池堆叠后,通过两侧端板对电堆施压。施压方法大体分为两类:一类是在电堆外围使用螺杆紧固,一类是通过捆绑带紧固。
螺杆式的缺陷在于:1)增大了电堆截面积,进而增大了电堆体积,降低了体积比功率;2)多个螺杆需要分别加力,致使组装过程繁琐,而且难以保证螺杆间力的一致性,导致电堆受力不均;3)螺杆裸露在电堆外围,处于电安全、产品美观、电堆保护等因素考虑还需要进一步处理,产品化程度较低。
捆绑式的缺陷在于:1)考虑空气、燃料和冷却剂进出口及电流输出正、负极、巡检出口等的干涉问题,捆绑带的宽度难以保证,易发生形变导致实际组装力低于设计值;2)捆绑带增厚则会导致电堆组装操作困难,组装力的精度难以保证;3)捆绑带倒角处易与端板摩擦造成组装力无法有效传递到电堆本体、弹簧等随动补偿的可实现性受到影响。
中国专利CN2388714Y公开了一种整体封装型质子交换膜燃料电池的结构。该专利涉及的质子交换膜燃料电池电堆,采取整体封装结构,包括端盖(类似端板)、盒形件(四周封装一体围成盒状)、电堆及紧固装置组成。但它存在着两大不足之处:该专利涉及电堆内部没有组装力下降的补偿措施,会在电堆高温操作、低温启动及长时间运行后部件自身衰变时,电堆组装力发生剧烈变化,随时间而发生大幅度下降,导致各部件间接触状态变差内阻增加;导致电堆外漏及各腔串漏量增加,安全性降低,气体
利用率降低;最终导致电堆结构设计失效,寿命缩短。该专利涉及的盒形件是四周的封装板一体围成的,因此该结构在电堆组装和维修拆卸时将非常困难。在组装时,如果是先将电堆主体压缩的话,将无法绕过加压装置将四周封装的一体化盒形件套在电堆外部;如果先将盒形件套在电堆外部后再加压,则很难保证电堆部件在受压后不发生偏移,进而影响对正及绝缘。
发明内容
为克服现有技术中的缺陷,本发明提出如下技术方案:一种高集成度金属板燃料电池电堆,包括电堆主体以及紧固在该电堆主体两侧的各一块固定端板,它的特点是:在两块固定端板之中任一个与电堆主体之间设有浮动端板,这个浮动端板的侧面固定有弹簧。浮动端板侧面固定的弹簧的数量为16个。
采用了以上技术方案的高集成度金属板燃料电池电堆,可以达到以下技术效果:
电堆外尺寸固定,方便产品化应用和运输、拆装。
整个电堆集成度高,有助于提升电堆的体积比功率。
侧面封装板起紧固作用,总体截面积非常大而不易发生自身形变,有利于维持电堆的总体组装力,并使组装力在电堆上均匀分布。
电堆内部通过弹簧补偿,利于在电堆的组装力发生变化时,使电堆内部的实际组装力更接近设计组装力,同时也可以延缓电堆组装力的衰减。电堆内部存在一块可自由浮动的端板,可确保电堆内部组装力的有效传递。
电堆的组装过程简捷方便,有利于提高生产效率。
附图说明
图1为本发明一种高集成度金属板燃料电池电堆的内部结构图
图2为图1中序号为4的部件即浮动端板的结构示意图
图3为本发明一种高集成度金属板燃料电池电堆电堆组装完成后外观图
图中:1、电堆主体.;2.固定端板ⅰ;3.固定端板ⅱ;4.浮动端板;5.弹簧。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步具体详细说明:
从图1可以看出,本发明一种高集成度金属板燃料电池电堆的内部结构包括电堆主体1,本案例中内装160节单池、2块集流板。电堆主体1的两侧最外面分别有一块固定端板2与3。电堆主体1与任一侧固定端板2或3之间间,设有一块浮动端板4。
图2表示出本案例中浮动端板4上排布有数量为16个的弹簧5。弹簧型号可以采用SWL40-40。
外面两块端板2和3与封装板固定,电堆四周的封装板由4个方向的平板拼接而成,封装板可采用0.2mm厚304不锈钢板。
电堆组装后,组装力由整个侧面的封装板提供;而在电堆内部的自由端板可以自由浮动。在不同电堆条件下,电堆内部组装力发生变化时,外部尺寸及外部端板的相对位置不发生改变;而在电堆内部,弹簧通过伸缩对组装力提供补偿,浮动端板随弹簧的变化而发生位置变化。
Claims (4)
1.一种高集成度金属板燃料电池电堆,包括电堆主体(1)以及紧固在该电堆主体(1)两侧的固定端板ⅰ(2)与固定端板ⅱ(3),其特征在于:在所述的固定端板ⅰ(2)与固定端板ⅱ(3)之中任一个与电堆主体(1)之间设有浮动端板(4),该浮动端板(4)的侧面固定有弹簧(5)。
2.根据权利要求1所述的高集成度金属板燃料电池电堆,其特征在于:在所述的固定端板ⅰ(2)与电堆主体(1)之间设有浮动端板(4)。
3.根据权利要求1所述的高集成度金属板燃料电池电堆,其特征在于:在所述的固定端板ⅱ(3)与电堆主体(1)之间设有浮动端板(4)。
4.根据权利要求1所述的高集成度金属板燃料电池电堆,其特征在于:所述的浮动端板(4)侧面固定的弹簧(5)的数量为16个。
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C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140312 |