CN111261918B - 一种燃料电池堆组装用定位装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的燃料电池堆组装的定位装置为可微调尺寸的内定位装置。该定位装置分为支撑模块和芯体两个部分。组装电堆时，将内定位装置分别放置于电堆公共腔体(气腔或水腔)内，使电堆的端板、双极板、集流板、膜电极等可以顺利叠加，当完成双极板、集流板等电堆部件叠加后，油压机压紧，电堆紧固锁定后；先将内定位装置的芯体取出，然后取出支撑模块，电堆组装完成。本装置结构简单、灵活，可通过调整内定位装置的形状及长度，可以组装不同规格的燃料电池堆，精确燃料电池堆的组装对齐程度，提高燃料电池堆的稳定性和安全性。

Description

一种燃料电池堆组装用定位装置
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池堆的组装用定位装置。
背景技术
燃料电池是一种直接利用氢能发电的装置，氢气和氧气的化学能直接转化成电能，由于不经过卡诺循环，能量转化率高；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。
燃料电池堆由多个单电池组成，电堆在组装时需要有定位装置，定位装置保证电堆的各个部件在组装时不发生错位偏移，如果定位失效，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。
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。内定位是在双极板以及MEA的边缘部分设置定位孔，通过定位杆穿过定位孔实现定位，如公开号为CN103633359A的中国发明专利申请说明书公开了一种燃料电池堆组装方法，是通过四个立柱限制电堆部件的四个角来实现的，但这种定位的孔径较小，定位杆较细，挤压时容易发生立柱变形，导致电堆组装时电堆会有一定错位；外定位为通过一定固定装置限定电堆的各个外表面，如公开号CN 105428688 A的中国发明专利申请公开说明书公开了一种燃料电池电堆的组装方法，通过提供固定机构、定位机构，但该方法要求电堆的各部件双极板与MEA的尺寸完全一致，有一定的局限性。
发明内容
本发明旨在提供一种简单便捷有效的燃料电池堆的组装用定位装置。
一种燃料电池堆组装用定位装置，所述定位装置包括结构相配合的中空管状支撑体和圆台状芯体；所述支撑体的外周面与燃料电池堆的公共腔体的内周面结构相配合；所述支撑体的内周面为具有一定锥度的锥面；所述芯体的外周面具有与支撑体内壁内周面相配合的锥度。
作为优选的技术方案，所述支撑体的外径小于所述公共腔体的内径；优选地，所述支撑体的外径小于所述公共腔体的内径1-5mm。
作为优选的技术方案，所述支撑体在径向由2-6块支撑分体组装而成。
作为优选的技术方案，所述支撑体与芯体选自刚性材料，材料不同或相同。
作为优选的技术方案，所述刚性材料包括金属材料、硬塑材料。
支撑体与芯体组合在一起时，构成定位装置。定位装置为可微调尺寸的内定位装置。支撑体可根据电堆公共腔体的形状分为2-6块分体，如公共腔体内周面为规则圆形或方形状，支撑体可分为2-3块；如公共腔体内周面为非规则形状，则支撑体分为4-6块。
与现有技术相比，本发明的装置结构简单可靠，灵活，容易加工，可通过调整内定位装置的形状及尺寸，可以组装不同规格的燃料电池堆，精确燃料电池堆的组装对齐程度，降低了燃料电池电堆的组装难度，提高了燃料电池堆的组装效率及组装质量，提高燃料电池堆的稳定性和安全性。
本发明的目的通过下述技术方案予以实现：
附图说明
图1是本发明的燃料电池堆组装用内定位装置实例结构示意图；
图2是定位装置(支撑体与芯体组合)实例截面图；图2中a为芯体未被施加外力，b为芯体被施加外力后。
图3是定位装置截面图；
图中，1定位装置；2支撑分体；3公共腔体；4芯体；5锥面；6支撑体外边缘。
具体实施方式
本发明设计一种可微调尺寸的燃料电池堆组装用定位装置(属于内定位装置，通过定位公共腔体实现电池组装)，下面结合附图和实施例阐明本发明的内容。
实施例1
在本实施例中，如图1和图2、图3所示，定位装置1分为两个功能部分，第一功能部分为位于周侧的支撑体，支撑体在径向上由四块支撑分体2组装而成；第二功能部分为位于中心的芯体4；支撑体的外周面6形状与电堆公共腔体3的内周面形状完全一致。
如图2所示，支撑体的外周面与公共腔体的内周面结构相配合，支撑体的外径(也就是支撑体的外边缘尺寸)略小于燃料电池电堆公共腔体的内径(即内边缘尺寸)，优选1-5mm，以便于内定位装置可放置于公共腔体内。各支撑块分体2的内周面为具有一定角度的锥面5，芯体4的外周面具有与支撑分体2内周面锥面角度一致的锥面，两者的锥面能够完全嵌合在一起。
组装时，先将几块支撑分体2按待组装位置放入电堆的公共腔体3(气腔或水腔)内，电堆各组件(端板、双极板、集流板、膜电极等)沿着支撑分体2顺序叠加在一起。再将芯体4嵌入支撑体中间，对芯体4施加一定的力F，随着力度的加大，芯体逐渐将支撑体撑起，撑起的支撑体与公共腔体紧密结合，起到定位作用。
待油压机压紧，电堆紧固锁紧完成后，将芯体4从支撑体内取出，支撑体与公共腔体3之间无相互作用力，将支撑体的各个支撑分体2依次从公共腔体3内取出，电堆组装完成。

Claims (5)

1.一种燃料电池堆组装用定位装置，其特征在于：
所述定位装置包括结构相配合的中空管状支撑体和圆台状芯体；
所述支撑体的外周面与燃料电池堆的公共腔体的内周面结构相配合；
所述支撑体的内周面为具有一定锥度的锥面；
所述芯体的外周面具有与支撑体内壁内周面相配合的锥度；
所述支撑体在径向由2-6块支撑分体组装而成；
所述芯体嵌入支撑体中间，将支撑体撑起，使撑起的支撑体与公共腔体紧密结合。
2.根据权利要求1所述的燃料电池堆组装用定位装置，其特征在于：所述支撑体的外径小于所述公共腔体的内径。
3.根据权利要求1所述的燃料电池堆组装用定位装置，其特征在于：所述支撑体的外径小于所述公共腔体的内径1-5mm。
4.根据权利要求1所述的燃料电池堆组装用定位装置，其特征在于：所所述支撑体与芯体选自刚性材料，材料不同或相同。
5.根据权利要求4所述的燃料电池堆组装用定位装置，其特征在于：所述刚性材料包括金属材料、硬塑材料。
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