CN107611466A - 一种燃料电池堆的封装结构 - Google Patents

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夏泮文
张骞为
徐国兵
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Abstract

本发明公开了一种燃料电池堆的封装结构，包括上端板、绝缘板、集电板、电堆本体和下端板，上端板和下端板相互平行，上端板和下端板之间设有两块绝缘板，两块绝缘板之间设有两块集电板，两块集电板之间设有电堆本体；还包括若干根位于电堆本体外围的绝缘固定杆，绝缘固定杆的两端分别与上端板的螺母和下端板的螺母连接，螺母的内表面具有与绝缘固定杆的两端的外螺纹相匹配的内螺纹；下端板的上表面具有下凹的凹槽及位于凹槽和绝缘板之间的弹性支撑件，凹槽与下端板的表面平行。本发明为电池堆的内部提供均匀、恒定的组装压力，使电堆本体的下表面受力均匀，保证电池堆的正常工作条件，增加电池堆的使用寿命。

Description

一种燃料电池堆的封装结构
技术领域
本发明属于电池封装结构技术领域，特别是涉及一种燃料电池堆的封装结构。
背景技术
当今全球能源紧张，油价高涨，寻找新能源作为化石燃料的替代品是当务之急。燃料电池被认为是继水力、火力和原子能发电后的第四代发电技术，它通过电催化反应将氧化剂和还原剂的化学能直接转换成电能，是一种高效、安全、清洁、灵活的新型发电技术。其中的质子交换膜燃料电池因其具有效率高、能量密度大、反应温度低、无噪音、无污染等显著优点而在地面发电站、电动车和便携式电源等方面具有广泛的应用前景。
燃料电池堆的基本单元是单电池，就质子交换膜氢燃料电池堆而言，其单电池由膜电极、膜电极两侧的扩散层、与扩散层相邻的电极板构成，与氢气同侧的电极板称为阳极，与空气(氧气)同侧的电极板称为阴极。单电池的有效电压很低，其开路电压最高也只有1.229V，每平方厘米的单位面积一般也智能提供1A左右的电流，因此面积太小的单电池不具实用性，通常将单电池制造为面积较大的薄层结构，外电路的回流电流是单位面积电流的并联和，面积越大，提供给外电路的电流也就越大；然后有很多单电池串联以获得的足够高的电压，此时，一个单电池的阳极与另一个单电池的阴极合并，并称之为双极板。
目前燃料电池堆的封装结构不能保证均匀、恒定的组装压力，从而不能保证电堆本体的正常工作，影响其使用寿命，原因之一是电堆本体与集电板存在接触电阻，如果压力不均匀，会导致接触电阻不均匀，进而造成电堆本体内部各点内阻不均匀以及反应效率不一致，从而使各处的发热量不一致，容易造成局部过热，损坏电堆本体，如果压力不恒定，则电池的伏安特性不稳定，导致与燃料电池堆控制软件的参数匹配性下降，达不到最优控制。原因之二在于电堆本体和集电板均有其最大承受应力，局部压力过高可能导致电堆本体损坏，发生气体泄露等问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种燃料电池堆的封装结构，为电池堆的内部提供均匀、恒定的组装压力，使电堆本体的下表面受力均匀，保证电池堆的正常工作条件，增加电池堆的使用寿命。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：一种燃料电池堆的封装结构，包括上端板、绝缘板、集电板、电堆本体和下端板，所述上端板和所述下端板相互平行，所述上端板和所述下端板之间设有两块所述绝缘板，两块所述绝缘板之间设有两块所述集电板，两块所述集电板之间设有所述电堆本体；
还包括若干根位于电堆本体外围的绝缘固定杆，所述绝缘固定杆的两端分别与所述上端板的螺母和所述下端板的螺母连接，所述螺母的内表面具有与所述绝缘固定杆的两端的外螺纹相匹配的内螺纹；
所述下端板的上表面具有下凹的凹槽及位于所述凹槽和所述绝缘板之间的弹性支撑件，所述凹槽与所述下端板的表面平行。
进一步地说，所述弹性支撑件为板簧，所述板簧具有定位片，所述定位片位于所述板簧的下表面边缘沿着所述板簧的宽度方向设置，且所述定位片固定于所述下端板，所述凹槽的侧壁中位于所述定位片的一侧为开口。
进一步地说，所述下端板的侧壁且位于所述凹槽的开口的下方设有与所述定位片相匹配的定位槽。
进一步地说，所述板簧的长度大于所述凹槽的长度以使所述板簧的中心向上凸起形成拱形结构。
进一步地说，所述板簧的长度为340-350mm，所述凹槽的长度为320-330mm。
进一步地说，所述定位片上至少设有一个螺孔。
进一步地说，所述弹性支撑件为弹簧，所述凹槽的底面的中心设有一个与所述弹簧相匹配的定位孔，所述弹簧的一端固定于所述定位孔，所述弹簧的另一端与所述绝缘板的下表面抵触。
进一步地说，所述弹性支撑件为弹簧，所述凹槽的底面均匀分布有若干个与所述弹簧相匹配的定位孔，若干个所述弹簧的一端固定于所述定位孔，若干个所述弹簧的另一端与所述绝缘板的下表面抵触。
进一步地说，所述定位孔为盲孔
本发明的有益效果是：本发明的绝缘固定杆的两端分别与上端板的螺母和下端板的螺母连接，封装结构合理，成本低，便于自动化生产；下端板的上表面具有下凹的凹槽及位于凹槽和绝缘板之间的弹性支撑件，为电池堆的内部提供均匀、恒定的组装压力，使电堆本体的下表面受力均匀，保证电池堆的正常工作条件，增加电池堆的使用寿命。
附图说明
图1是本发明的(板簧)结构示意图；
图2是本发明的弹簧的结构示意图；
附图中各部分标记如下：
上端板1、绝缘板2、集电板3、电堆本体4、下端板5、凹槽51、开口511、定位孔512、定位槽52、绝缘固定杆6、螺母7、板簧8、定位片81、螺孔811和弹簧9。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例：一种燃料电池堆的封装结构，如图1-图2所示，包括上端板1、绝缘板2、集电板3、电堆本体4和下端板5，所述上端板1和所述下端板5相互平行，所述上端板1和所述下端板5之间设有两块所述绝缘板2，两块所述绝缘板2之间设有两块所述集电板3，两块所述集电板3之间设有所述电堆本体4；
还包括若干根位于电堆本体外围的绝缘固定杆6，所述绝缘固定杆6的两端分别与所述上端板1的螺母7和所述下端板5的螺母7连接，所述螺母7的内表面具有与所述绝缘固定杆6的两端的外螺纹相匹配的内螺纹；
所述下端板5的上表面具有下凹的凹槽51及位于所述凹槽51和所述绝缘板2之间的弹性支撑件，所述凹槽51与所述下端板5的表面平行。
所述弹性支撑件为板簧8，所述板簧8具有定位片81，所述定位片81位于所述板簧8的下表面边缘沿着所述板簧8的宽度方向设置，且所述定位片81固定于所述下端板5，所述凹槽51的侧壁中位于所述定位片81的一侧为开口511。
所述下端板5的侧壁且位于所述凹槽51的开口511的下方设有与所述定位片81相匹配的定位槽52。
所述板簧8的长度大于所述凹槽51的长度以使所述板簧8的中心向上凸起形成拱形结构。
所述板簧8的长度为340-350mm，所述凹槽51的长度为320-330mm。
所述定位片81上至少设有一个螺孔811。
所述弹性支撑件为弹簧9，所述凹槽51的底面的中心设有一个与所述弹簧9相匹配的定位孔512，所述弹簧9的一端固定于所述定位孔512，所述弹簧9的另一端与所述绝缘板2的下表面抵触。
所述弹性支撑件为弹簧9，所述凹槽51的底面均匀分布有若干个与所述弹簧9相匹配的定位孔512，若干个所述弹簧9的一端固定于所述定位孔512，若干个所述弹簧9的另一端与所述绝缘板2的下表面抵触。
所述定位孔512为盲孔。
本发明的工作原理如下：本发明的绝缘固定杆的两端分别与上端板的螺母和下端板的螺母连接，封装结构合理，成本低，便于自动化生产；下端板的上表面具有下凹的凹槽及位于凹槽和绝缘板之间的弹性支撑件，为电池堆的内部提供均匀、恒定的组装压力，使电堆本体的下表面受力均匀，保证电池堆的正常工作条件，增加电池堆的使用寿命。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种燃料电池堆的封装结构，其特征在于：包括上端板(1)、绝缘板(2)、集电板(3)、电堆本体(4)和下端板(5)，所述上端板和所述下端板相互平行，所述上端板和所述下端板之间设有两块所述绝缘板，两块所述绝缘板之间设有两块所述集电板，两块所述集电板之间设有所述电堆本体；
还包括若干根位于电堆本体外围的绝缘固定杆(6)，所述绝缘固定杆的两端分别与所述上端板的螺母(7)和所述下端板的螺母连接，所述螺母的内表面具有与所述绝缘固定杆的两端的外螺纹相匹配的内螺纹；
所述下端板的上表面具有下凹的凹槽(51)及位于所述凹槽和所述绝缘板之间的弹性支撑件，所述凹槽与所述下端板的表面平行。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池堆的封装结构，其特征在于：所述弹性支撑件为板簧(8)，所述板簧具有定位片(81)，所述定位片位于所述板簧的下表面边缘沿着所述板簧的宽度方向设置，且所述定位片固定于所述下端板，所述凹槽的侧壁中位于所述定位片的一侧为开口(511)。
3.根据权利要求2所述的一种燃料电池堆的封装结构，其特征在于：所述下端板的侧壁且位于所述凹槽的开口的下方设有与所述定位片相匹配的定位槽(52)。
4.根据权利要求2所述的一种燃料电池堆的封装结构，其特征在于：所述板簧的长度大于所述凹槽的长度以使所述板簧的中心向上凸起形成拱形结构。
5.根据权利要求4所述的一种燃料电池堆的封装结构，其特征在于：所述板簧的长度为340-350mm，所述凹槽的长度为320-330mm。
6.根据权利要求2所述的一种燃料电池堆的封装结构，其特征在于：所述定位片上至少设有一个螺孔(811)。
7.根据权利要求1所述的一种燃料电池堆的封装结构，其特征在于：所述弹性支撑件为弹簧(9)，所述凹槽的底面的中心设有一个与所述弹簧相匹配的定位孔(512)，所述弹簧的一端固定于所述定位孔，所述弹簧的另一端与所述绝缘板的下表面抵触。
8.根据权利要求1所述的一种燃料电池堆的封装结构，其特征在于：所述弹性支撑件为弹簧，所述凹槽的底面均匀分布有若干个与所述弹簧相匹配的定位孔，若干个所述弹簧的一端固定于所述定位孔，若干个所述弹簧的另一端与所述绝缘板的下表面抵触。
9.根据权利要求7或8所述的一种燃料电池堆的封装结构，其特征在于：所述定位孔为盲孔。
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