CN104538663B - 一种便于调整的燃料电池堆固定结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便于调整的燃料电池堆固定结构，包括设于燃料电池堆层叠方向两端的端板，两端的端板通过若干组T型螺杆一、T型螺杆二、连接螺母、止付螺丝和限位块固定连接；所述T型螺杆一的一端通过限位块固定在一端的端板上、所述T型螺杆一的另一端与所述T型螺杆二的一端通过所述连接螺母连接、所述T型螺杆二的另一端通过限位块固定在另一端的端板上，所述连接螺母通过所述止付螺丝紧固。本发明通过在端板侧边设置可调节的连接结构，精准的控制住端板间距离，实现对不同电池数量组成的燃料电池堆的紧固，调节过程简单，避免松动、紧固力下降等问题，通过调整连接螺母，回复紧固力，确保燃料电池电堆正常运行。

Description

一种便于调整的燃料电池堆固定结构

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种便于调整的燃料电池堆固定结构。

背景技术

质子交换膜燃料电池（PEMFC）技术是利用氢能最高效的手段。燃料电池是将氢气的化学能直接转化为电能的装置，具有效率高、低噪音、零污染的优点，在当今的社会中扮演着越来越重要的角色。燃料电池通常需要将多个单体电池通过串联的方式组装成电堆。主要是由两侧端板、双极板、膜电极使用装堆压机压倒位后采用固定件来固定成型。其中固定件在长期使用过程中的可靠性决定一个电堆的使用寿命。传统的固定件都是使用螺杆螺帽固定，在使用过程中的震动和热胀冷缩易发生螺帽松动的现象，轻者增大燃料电池内阻，大幅度降低电堆性能，重者导致电堆报废。

发明名称为《一种燃料电池堆的紧固装置》（公开号为CN201117729Y）公开了一种燃料电池堆的紧固装置，包括中央集流板、后端板、两组或两组以上燃料电池堆，该两组或两组以上燃料电池堆分别设置在中央集流板两侧，所述的后端板通过螺杆夹紧固定燃料电池堆进行集成封装设置，所述的中央集流板上与螺杆相对应的位置设有连接块，该连接块两端设有与螺杆上螺纹匹配的内螺纹，所述的螺杆一端连接连接块，另一端连接后端板，并用螺母固定，各组燃料电池堆分别通过数根螺杆连接后端板和中央集流板上的连接块，螺杆恰好与燃料电池堆平面相贴，并夹紧固定各组燃料电池堆。该结构通过在中央集流板上设置连接块配合螺杆连接后端板固定燃料电池堆，组合的燃料电池堆结构必须统一，当增加燃料电池时，相应的要增加连接块的数量、同时要增加中央集流板和后端板的数量或者改变两者的结构，总体上只能起到方便拆卸的作用，无法针对不同数量的燃料电池进行调节的同时不改变组成部件；简单的螺杆、螺纹连接容易出现松脱现象，而松脱现象对于燃料电池堆的性能影响至关重要。

发明名称为《一种新型燃料电池堆工装夹具》（公开号为CN201699084U）公开了一种新型燃料电池堆工装夹具，由框架、压板、不锈钢螺母组件、压杆和调整片组成；框架的顶部设置有压板，压杆通过不锈钢螺母组件与框架相固定，并设置在压板两边，调整片设置在压板下方；通过压板、调整片及压杆和螺母将安装在框架中的电池堆和燃料电池加湿堆及采电板压紧固定。该公开文件中电堆设于框架内，通过在电堆上端设置调整片和压板并向压板上施加压力对电堆进行固定，不锈钢螺母组件和压杆用于调节框架直角柱之间（而不能调节电堆之间）的松紧，带来的有益效果是装卸方便、提高工装速度和效率；虽然能实现对不同数量电堆的紧固，但是从压板上方施加压力、框架内的电堆容易出现受力不均，且不锈钢螺母组件与压杆的配合仅用于调节框架直角柱的松紧、无法避免电堆在使用过程中震动和热胀冷缩产生的松动。

发明名称为《燃料电池堆》（公开号为CN101867055A）公开了一种燃料电池，所述燃料电池堆层叠有多个所述燃料电池，并且在层叠方向两端设有端板，架设在一对所述端板之间的连结构件；设置在所述端板的侧面和所述连结构件上，用于沿紧固方向施加张力的保持机构，用于使所述端板的侧面与所述连结构件相互固定的固定机构。该公开文件的保持机构设于端板的侧面和连结构件的两端，通过在连接构件和保持机构间设置间隔构件调整端板距离，整个结构不仅复杂、可调范围小；且调节过程不便、固定处集中在两侧端板，无法保证电池堆层内燃料电池结构稳定。

发明名称为《一种燃料电池电堆的固定装置》（公开号为CN202454669U）公开了一种燃料电池电堆的固定装置，包括固定带和上压板，固定带构成为框架结构，固定带顶部边框可向下弯曲，顶部边框中间设有锁紧孔。固定带左右侧均向内折弯90度构成底部边框，所述底部边框前端部分向下弯折 90 度构成垂直固定板，所述左右两侧垂直固定板上设有固定孔。电堆上压板表面设有凹槽，下压板开有固定孔。固定带左右侧及底部边框贴和垂直固定板分别贴合电堆、电堆下压板，固定孔通过螺钉与下压板拧紧固定。螺钉穿过固定带上的锁紧孔旋入上压板表面凹槽的螺纹孔中，通过螺钉将固定带进行向下调节；配合电堆实际高度，通过拧紧螺钉向下压固定带顶部边框，充分利用固定带顶部边框的可调节弯曲度，使固定带顶部边框弯曲到满足电堆实际高度所需程度，以达到对电堆自由调节紧固的作用。该公开文件的固定带将电堆下端固定，通过在电堆上端施加压力调节电堆紧固，结构复杂、调节不便且无法保证框架内的电堆在紧固过程中受力均匀，螺钉固定容易出现松脱、不能保证固定效果。

发明内容

发明目的：针对现有技术的不足，本发明提供一种便于调整的燃料电池堆固定结构，易于安装，连接关系紧固、不易松脱；调整过程简单方便，不需要专业技术人员即可做到随时监控到电堆是否松脱，并可轻松紧固到标准值。

技术方案：本发明所述的便于调整的燃料电池堆固定结构，包括设于燃料电池堆层叠方向两端的端板，两端的端板通过若干组T型螺杆一、T型螺杆二、连接螺母、止付螺丝和限位块固定连接；所述T型螺杆一的一端通过限位块固定在一端的端板上、所述T型螺杆一的另一端与所述T型螺杆二的一端通过所述连接螺母连接、所述T型螺杆二的另一端通过限位块固定在另一端的端板上，所述连接螺母通过所述止付螺丝紧固；所述T型螺杆一、T型螺杆二和连接螺母上均设有刻度指示标记，紧固后、连接螺母上的刻度指示标记与T型螺杆一、T型螺杆二的刻度指示标记对照读数。

优选地，通过6组设置在端板侧边的T型螺杆一、T型螺杆二、连接螺母、止付螺丝和限位块固定连接，6组平均设置在端板长边两侧，间隔一定距离呈上、中、下排列，可以最大幅度保证连接关系的紧固、各处压力的均匀；这样设置之后，一是保证调节过程时燃料电池所受到的压力均衡，二是在侧边调节，更加方便、精确。

所述连接螺母两端分别设有与所述T型螺杆一及所述T型螺杆二配合的螺纹，所述T型螺杆一与所述T型螺杆二的螺纹为相互反螺纹结构。T型螺杆一和T型螺杆二与连接螺母采用正、反螺牙的连接方式，相对于传统的单一螺杆式具有更紧固的效果、杜绝松脱现象。

所述T型螺杆一和所述T型螺杆二的螺纹处设有与所述止付螺丝配合的沟槽，设置沟槽之后，便于止付螺丝的锁紧，将T型螺杆一、T型螺杆二和连接螺母之间的连接增加一道保险，避免松脱现象。

所述T型螺杆一和所述T型螺杆二的长度之和为燃料电池堆总厚度，所述T型螺杆一与所述T型螺杆二的长度比例为1：（4～1）。

所述连接螺母的长度最小为20mm、最大至燃料电池堆间距，宽度尺寸为7.8～14mm，壁厚尺寸为1～2mm。

所述T型螺杆一、T型螺杆二上设有燃料电池堆紧固程度上、下限的刻度指示标记。所述T型螺杆一、T型螺杆二、连接螺母紧固后，连接螺母杆上的刻度指示标记与T型螺杆刻度指示标记对照读数，当T型螺杆一、T型螺杆二上的紧固下限标记露出连接螺母的范围时，表示燃料电池堆紧固不到位或电堆松脱，应及时紧固。

所述T型螺杆一、T型螺杆二和连接螺母的材质相同，材质为不锈钢或者经表面处理的碳钢、铝合金、钛合金或塑钢中的一种。

所述T型螺杆一和T型螺杆二的直径为5mm、螺牙为M5，所述连接螺母为M3型。

有益效果：本发明提供的便于调整的燃料电池堆固定结构，具有如下优点：根据机械锁紧的原理，采用双T型螺杆和单连接螺母的固定方式，可以方便、快捷的调整端板间距离，双T型螺杆的螺纹方向一个正牙、一个反牙，开创性地将传统的单一螺杆式固定变换成双螺杆单螺母正反螺牙的连接方式，杜绝了松脱现象；连接螺母上设置止付螺丝、双T型螺杆设有与止付螺丝配合的沟槽，双T型螺杆与端板连接处增加限位块固定，多处结构保证了连接紧固、从根本上解决了燃料电池堆松脱的问题，同时还具有美观效果，通过调整连接螺母，回复紧固力，确保燃料电池电堆正常运行；T型螺杆一、T型螺杆二和连接螺母上均设有刻度指示标记，同时T型螺杆一、T型螺杆二上还设有燃料电池堆紧固程度上、下限的刻度指示标记，可有效的监控到燃料电池堆是否紧固不到位或松脱，无需请专业人员即可随时紧固到位。

本发明通过在端板侧边设置可调节的连接结构，精准的控制住端板间距离，实现对不同燃料电池数量组成的燃料电池堆的紧固，调节过程简单、精准，调节时燃料电池堆内的燃料电池受到压力均匀，相对于一些在燃料电池端面施加压力进行紧固的方式更大程度地保护好燃料电池；同时保证固定后的燃料电池堆在使用过程中不会受震动和热胀冷缩的影响而产生松动，避免尺寸变化的问题。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的分解结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图和附表对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1：如图1、图2所示的便于调整的燃料电池堆固定结构，包括设于燃料电池堆层叠方向两端的端板，以及用于固定连接端板的6组T型螺杆一1、T型螺杆二2、连接螺母3、止付螺丝4和限位块5，6组平均分布在端板长边两侧，即每侧长边设有3组，呈上、中、下排列。

T型螺杆一、T型螺杆二选用不锈钢材质，燃料电池堆总厚度为520mm，T型螺杆一长度为燃料电池堆总厚度的1/5、T型螺杆二长度为燃料电池堆总厚度的4/5。根据燃料电池电堆内所含有的燃料电池片数，选用的T型螺杆一、T型螺杆二直径为5mm，螺牙为M5。连接螺母内螺牙与T型螺杆一、T型螺杆二配套，外部形状做成圆形，长度尺寸为30mm、最宽尺寸在7.89mm，材质也为不锈钢，连接螺母上用M3的止付螺丝。

端板上设有对T型螺杆一1、T型螺杆二2进行卡位的凹槽6，T型螺杆一1卡在燃料电池堆一端的端板上、T型螺杆二2卡在燃料电池堆另一端的端板上；T型螺杆一1、T型螺杆二2之间通过连接螺母3连接，连接螺母3两端分别设有与T型螺杆一1、T型螺杆二2配合的螺纹，T型螺杆一1的螺纹为顺时针、T型螺杆二2的螺纹方向为逆时针；连接螺母3上设有安装止付螺丝4的穿孔、止付螺丝4通过穿孔对连接螺母3进行紧固，T型螺杆一1和T型螺杆二2的螺纹处设有与止付螺丝4配合的沟槽，这样连接之后可以防止连接螺母3松动；沟槽侧方刻有刻度指示标记及燃料电池堆紧固程度上、下限的刻度指示标记，连接螺母3上设有与T型螺杆一1、T型螺杆二2对照读数的刻度指示标记；当T型螺杆一1、T型螺杆二2上的紧固下限的刻度指示标记露出连接螺母3的刻度指示标记范围时，表示燃料电池堆紧固不到位或电堆松脱，应及时紧固。T型螺杆一1、T型螺杆二2与连接螺母3安装好后，在T型螺杆一1、T型螺杆二2与两端板连接处锁上限位块5。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (7)

1.一种便于调整的燃料电池堆固定结构，包括设于燃料电池堆层叠方向两端的端板，其特征在于：两端的端板通过若干组T型螺杆一、T型螺杆二、连接螺母、止付螺丝和限位块固定连接；所述T型螺杆一的一端通过限位块固定在一端的端板上、所述T型螺杆一的另一端与所述T型螺杆二的一端通过所述连接螺母连接、所述T型螺杆二的另一端通过限位块固定在另一端的端板上，所述连接螺母上设有安装所述止付螺丝的穿孔、所述止付螺丝通过穿孔对所述连接螺母进行紧固；所述T型螺杆一、T型螺杆二和连接螺母上均设有刻度指示标记，紧固后连接螺母上的刻度指示标记与T型螺杆一、T型螺杆二的刻度指示标记对照读数；所述连接螺母两端分别设有与所述T型螺杆一及所述T型螺杆二配合的螺纹，所述T型螺杆一与所述T型螺杆二的螺纹为相互反螺纹结构；所述T型螺杆一和所述T型螺杆二的螺纹处设有与所述止付螺丝配合的沟槽。

2.根据权利要求1所述的便于调整的燃料电池堆固定结构，其特征在于：所述T型螺杆一和所述T型螺杆二的长度之和为燃料电池堆总厚度，所述T型螺杆一与所述T型螺杆二的长度比例为1：（4～1）。

3.根据权利要求1所述的便于调整的燃料电池堆固定结构，其特征在于：所述连接螺母的长度最小为20mm、最大至燃料电池堆间距，宽度尺寸为7.8～14mm，壁厚尺寸为1～2mm。

4.根据权利要求1所述的便于调整的燃料电池堆固定结构，其特征在于：所述T型螺杆一、T型螺杆二上设有燃料电池堆紧固程度上、下限的刻度指示标记。

5.根据权利要求1所述的便于调整的燃料电池堆固定结构，其特征在于：所述端板通过6组T型螺杆一、T型螺杆二、连接螺母、止付螺丝和限位块固定连接。

6.根据权利要求1所述的便于调整的燃料电池堆固定结构，其特征在于：所述T型螺杆一、T型螺杆二和连接螺母的材质相同，材质为不锈钢或者经表面处理的碳钢、铝合金、钛合金或塑钢中的一种。

7.根据权利要求1所述的便于调整的燃料电池堆固定结构，其特征在于：所述T型螺杆一和T型螺杆二的直径为5mm、螺牙为M5，所述连接螺母为M3型。