CN110137555B - 一种燃料电池堆组装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种燃料电池堆组装方法，具体步骤如下：S1：依次叠加电堆组件；S2：定位孔调整组件位置；S3：施加少量扭力，固定组件：将紧固螺帽螺纹连接固定在定位柱上，并施加少量的扭力，从而通过定位柱对电堆组件，即电堆下端板、下集流板、组堆单电池、上集流板和电堆上端板进行固定；S4：将电堆组件横放。本发明中，该燃料电池堆组装方法，在步骤S3施加少量扭力，固定组件后，通过步骤S4将电堆组件横放，然后采用横向组装，横向组装可使各个方向均衡施加压力，从而保证电堆各个位置受力均衡，使膜电极压缩量的一致，流阻分布更加均匀，有利于电堆的模拟和分析。

Description

一种燃料电池堆组装方法
技术领域
本发明涉及电池堆技术领域，尤其涉及一种燃料电池堆组装方法。
背景技术
燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。由于燃料电池是通过电化学反应把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，因此效率高；另外，燃料电池用燃料和氧气作为原料；同时没有机械传动部件，故没有噪声污染，排放出的有害气体极少。由此可见，从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是最有发展前途的发电技术。
随着燃料电池堆功率要求越来越高，双极板的数量也越来越多，传统的纵向组装，随着电堆功率的提高，电堆底部的膜电极除了所受的组装压力外还要承受上部双极板及端板的重量，其压缩量会有较大的变化，而膜电极的压缩量的过大则会导致气体传输堵塞，从而导致电堆性能和寿命的降低。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种燃料电池堆组装方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种燃料电池堆组装方法，包括电池堆本体，所述电池堆本体由电堆下端板、下集流板、组堆单电池、上集流板、电堆上端板、定位柱、紧固螺帽和定位孔组成；
所述一种燃料电池堆组装方法，具体步骤如下：
S1：依次叠加电堆组件：将下集流板、组堆单电池、上集流板和电堆上端板按次序堆叠在电堆下端板上；
S2：定位孔调整组件位置：将电堆上端板通过定位孔卡合在电堆下端板上设置的定位柱上，然后通过定位孔和定位柱对下集流板、组堆单电池、上集流板和电堆上端板进行位置调整；
S3：施加少量扭力，固定组件：将紧固螺帽螺纹连接固定在定位柱上，并施加少量的扭力，从而通过定位柱对电堆组件，即电堆下端板、下集流板、组堆单电池、上集流板和电堆上端板进行固定；
S4：将电堆组件横放：将经步骤S3施加少量扭力固定的电堆组件进行横放，使得电堆下端板、下集流板、组堆单电池、上集流板和电堆上端板相互处于竖直方向的平行状态，下集流板不会受到组堆单电池、上集流板和电堆上端板力的施加；
S5：依照对称的紧固顺序依次施加扭力：依次转动对角的紧固螺帽，通过定位柱对电堆组件进行固定；
S6：施加到额定扭力，采用额定的力转动紧固螺帽，从而通过定位柱和紧固螺帽对电堆下端板、下集流板、组堆单电池、上集流板和电堆上端板进行固定；
S7：测试电堆组件气密性：利用电池堆气密性检测装置对步骤S6组装好的电池堆本体进行气密性检测；
S8：如果不漏气，则完成组装，如果漏气，再从步骤S5开始重新组装。
优选的，所述定位柱共设置有八个，且八个定位柱对称设置在电堆下端板上表面沿长度方向的两端和居中位置处，其中定位柱和电堆下端板为浇筑一体化结构。
优选的，所述电堆下端板居中位置处设置有两个定位柱，所述电堆下端板沿长度方向的两端分别设置有三个定位柱。
优选的，所述电堆上端板上开设有配合定位柱使用的定位孔，所述定位孔共开设有八个。
优选的，所述定位柱外表壁开设有配合紧固螺帽使用的外螺纹。
优选的，所述电堆上端板上开设有氢气进口和氧气进口。
与现有技术相比，本发明的有益效果是:
本发明，该燃料电池堆组装方法，在步骤S3施加少量扭力，固定组件后，通过步骤S4将电堆组件横放，然后采用横向组装，横向组装可使各个方向均衡施加压力，从而保证电堆各个位置受力均衡，使膜电极压缩量的一致，流阻分布更加均匀，有利于电堆的模拟和分析。
附图说明
图1为本发明提出的一种燃料电池堆组装方法的结构示意图；
图2为本发明提出的一种燃料电池堆组装方法的电池堆本体的结构示意图；
图3为本发明提出的一种燃料电池堆组装方法的电堆上端板的结构示意图。
图例说明：
1、电堆下端板；2、下集流板；3、定位柱；4、组堆单电池；5、上集流板；6、电堆上端板；7、紧固螺帽；8、电池堆本体；9、定位孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照图1-3，一种燃料电池堆组装方法，包括电池堆本体8，电池堆本体8由电堆下端板1、下集流板2、组堆单电池4、上集流板5、电堆上端板6、定位柱3、紧固螺帽7和定位孔9组成；
一种燃料电池堆组装方法，具体步骤如下：
S1：依次叠加电堆组件：将下集流板2、组堆单电池4、上集流板5和电堆上端板6按次序堆叠在电堆下端板1上；
S2：定位孔调整组件位置：将电堆上端板6通过定位孔9卡合在电堆下端板1上设置的定位柱3上，然后通过定位孔9和定位柱3对下集流板2、组堆单电池4、上集流板5和电堆上端板6进行位置调整；
S3：施加少量扭力，固定组件：将紧固螺帽7螺纹连接固定在定位柱3上，并施加少量的扭力，从而通过定位柱3对电堆组件，即电堆下端板1、下集流板2、组堆单电池4、上集流板5和电堆上端板6进行固定；
S4：将电堆组件横放：将经步骤S3施加少量扭力固定的电堆组件进行横放，使得电堆下端板1、下集流板2、组堆单电池4、上集流板5和电堆上端板6相互处于竖直方向的平行状态，下集流板2不会受到组堆单电池4、上集流板5和电堆上端板6力的施加；
S5：依照对称的紧固顺序依次施加扭力：依次转动对角的紧固螺帽7，通过定位柱3对电堆组件进行固定；
S6：施加到额定扭力，采用额定的力转动紧固螺帽7，从而通过定位柱3和紧固螺帽7对电堆下端板1、下集流板2、组堆单电池4、上集流板5和电堆上端板6进行固定；
S7：测试电堆组件气密性：利用电池堆气密性检测装置对步骤S6组装好的电池堆本体8进行气密性检测；
S8：如果不漏气，则完成组装，如果漏气，再从步骤S5开始重新组装。
定位柱3共设置有八个，且八个定位柱3对称设置在电堆下端板1上表面沿长度方向的两端和居中位置处，其中定位柱3和电堆下端板1为浇筑一体化结构，电堆下端板1居中位置处设置有两个定位柱3，电堆下端板1沿长度方向的两端分别设置有三个定位柱3，电堆上端板6上开设有配合定位柱3使用的定位孔9，定位孔9共开设有八个，定位柱3外表壁开设有配合紧固螺帽7使用的外螺纹，电堆上端板上开设有氢气进口和氧气进口。
本发明该一种燃料电池堆组装方法，在步骤S3施加少量扭力，固定组件后，通过步骤S4将电堆组件横放，然后采用横向组装，解决了传统纵向组装时，电堆内部的双极板不仅受到来自上部电堆组装的组装力，还需要收到上面电堆双极板的装量，随着电堆功率的增加，双极板的数量会增多，最底部的膜电极会受到的为‘压力+n双极板+端板’，这样会越接近底部的膜电极压缩量越大，将会导致下部的膜电极GDL严重压缩而影响透气性，从而影响整个电堆的性能和寿命的问题，使得电池堆组件各个方向均衡施加压力，从而保证电堆各个位置受力均衡，使膜电极压缩量的一致，流阻分布更加均匀，有利于电堆的模拟和分析。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种燃料电池堆组装方法，包括电池堆本体(8)，其特征在于，所述电池堆本体(8)由电堆下端板(1)、下集流板(2)、组堆单电池(4)、上集流板(5)、电堆上端板(6)、定位柱(3)、紧固螺帽(7)和定位孔(9)组成，其中定位柱(3)和电堆下端板(1)为浇筑一体化结构，所述定位柱(3)共设置有八个，且八个定位柱(3)对称设置在电堆下端板(1)上表面沿长度方向的两端和居中位置处，所述电堆下端板(1)居中位置处设置有两个定位柱(3)，所述电堆下端板(1)沿长度方向的两端分别设置有三个定位柱(3)，所述电堆上端板(6)上开设有配合定位柱(3)使用的定位孔(9)，所述定位孔(9)共开设有八个；具体步骤如下：
S1：依次叠加电堆组件：将下集流板(2)、组堆单电池(4)、上集流板(5)和电堆上端板(6)按次序堆叠在电堆下端板(1)上；
S2：定位孔调整组件位置：将电堆上端板(6)通过定位孔(9)卡合在电堆下端板(1)上设置的定位柱(3)上，然后通过定位孔(9)和定位柱(3)对下集流板(2)、组堆单电池(4)、上集流板(5)和电堆上端板(6)进行位置调整；
S3：施加少量扭力，固定组件：将紧固螺帽(7)螺纹连接固定在定位柱(3)上，并施加少量的扭力，从而通过定位柱(3)对电堆组件，即电堆下端板(1)、下集流板(2)、组堆单电池(4)、上集流板(5)和电堆上端板(6)进行固定；
S4：将电堆组件横放：将经步骤S3施加少量扭力固定的电堆组件进行横放，使得电堆下端板(1)、下集流板(2)、组堆单电池(4)、上集流板(5)和电堆上端板(6)相互处于竖直方向的平行状态，下集流板(2)不会受到组堆单电池(4)、上集流板(5)和电堆上端板(6)力的施加；
S5：依照对称的紧固顺序依次施加扭力：依次转动对角的紧固螺帽(7)，通过定位柱(3)对电堆组件进行固定；
S6：施加到额定扭力，采用额定的力转动紧固螺帽(7)，从而通过定位柱(3)和紧固螺帽(7)对电堆下端板(1)、下集流板(2)、组堆单电池(4)、上集流板(5)和电堆上端板(6)进行固定；
S7：测试电堆组件气密性：利用电池堆气密性检测装置对步骤S6组装好的电池堆本体(8)进行气密性检测；
S8：如果不漏气，则完成组装，如果漏气，再从步骤S5开始重新组装。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池堆组装方法，其特征在于，所述定位柱(3)外表壁开设有配合紧固螺帽(7)使用的外螺纹。
3.根据权利要求1所述的一种燃料电池堆组装方法，其特征在于，所述电堆上端板上开设有氢气进口和氧气进口。
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Denomination of invention: An assembly method of fuel cell stack

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Pledgee: Industrial Bank Limited by Share Ltd. Wuhan branch

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Registration number: Y2022420000331