CN111463467A

CN111463467A - 一种燃料电池电堆的组装装置

Info

Publication number: CN111463467A
Application number: CN202010466606.XA
Authority: CN
Inventors: 宁洪涛; 李伟
Original assignee: Zhangjiakou Hydrogen Technology Co ltd
Current assignee: Zhangjiakou Hydrogen Technology Co ltd
Priority date: 2020-05-28
Filing date: 2020-05-28
Publication date: 2020-07-28

Abstract

一种燃料电池电堆的组装装置，燃料电池电堆包括上端板、上采电板、下端板、下采电板，设于上端板、上采电板和下端板、下采电板之间的一组或多组单体电池，组装装置包括限位杆、下底座、上盖板；下底座包括与限位杆相匹配的限位孔。将电堆组件按次序放入组装装置内堆叠，施压装置向堆叠在组装装置内的电堆组件施压至设定压力值，在压力值下通过固定螺杆将电堆紧固。本申请采用外定位结构，单体电池内没有定位孔，有利于提高单体电池的体积比功率，且可以同时实现电堆组装过程中的测漏工作；除了下底座，其他穿过限位杆的孔为长条形或缺口，使得限位杆易于取出，可保证电堆的组装精度，结构简单、加工方便，适合在本领域大面积推广。

Description

一种燃料电池电堆的组装装置

技术领域

本申请属于燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池电堆的组装装置。

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。近几年，燃料电池由于高效、无污染受到很多国家的重视，并在众多领域有着广泛的应用。其中，质子交换膜燃料电池(PEMFC)结构简单、工作温度低、启动速度快，其利用氢气、氧气作为反应物，产生电、热、水，由于不受卡诺循环的限制，且反应排放物为水，质子交换膜燃料电池具有能量转化效率高、环境友好等特点，是目前市场上最受欢迎的燃料电池。PEMFC由一组组的单体电池串联组装，便能得到所需的输出功率，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。

专利公告号为：CN104995781A的发明专利公布了一种燃料电池堆组件及组装方法，其描述的压缩系统包括：第一封装构件、第二封装构件及两个锁定构件。其所述压缩系统需要两个锁定构件将第一封装构件和第二封装构件锁止，才能完成电堆组件的压缩紧固。其所述压缩系统构件全部为钣金结构，锁定构件可以有效锁止堆栈堆叠方向上位移，但是对于法向于堆栈堆叠方向的位移限制能力有限。

专利授权公告号：CN-1312801C提出了一种燃料电池的组装方法，采用内定位和外定位相结合的组装结构，但上、下端板没有相对应的定位基准孔；外定位是上、下端板边缘有锯齿形状结构，上、下端板通过导位杆链接，通过上述方式完成燃料电池封装时，内定位方式所述定位销因为上、下端板没有相应定位基准孔，所述定位销将无法取出，会增加燃料电池堆重量。由于极板定位孔与定位销接触部分不均匀或变形，容易产生内部应力堆积。同时采用内定位与外定位相结合的组装结构，结构复杂、批量生产效率低。

专利号CN201920690230的申请要求保护一种空冷燃料电池单电池，其为申请人前期申请的相关专利，在此技术的基础上，申请人改进了该单电池的组装工艺，并优化了该产品的组装装置，依此做出了此项申请。

因此，提供一种结构简单、组装方便、精度可靠的燃料电池电堆的组装装置是目前燃料电池生产过程中急需解决的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种燃料电池电堆的组装装置，所述的燃料电池电堆包括上端板、上采电板、下端板、下采电板，设于上端板、上采电板和下端板、下采电板之间的一组或多组单体电池。

所述的上端板包括进气口和出气口，所述的上端板和下端板包括在对应位置设有放置固定螺杆的圆孔以及放置限位杆的长条孔；所述的放置固定螺杆的圆孔数量为4-12个，所述的放置限位杆的长条孔数量为3-8个。

优选地，所述的放置限位杆的长条孔数量为6个。

所述的单体电池包括膜电极、阳极板、阴极板。

优选地，所述的阳极板的材质包括不锈钢或者钛材。

优选地，所述的阴极板的材质包括不锈钢或者钛材。

所述的组装装置包括限位杆、下底座、上盖板；所述的下底座包括与限位杆相匹配的限位孔，所述限位孔的数量为3-8个；所述的上盖板包括与限位杆相对应的位置为缺口。

优选地，所述限位杆的截面形状为圆形。优选地，所述限位孔的数量为6个。所述的下底座和上盖板包括放置固定螺杆的缺口。优选地，所述缺口数量与固定螺杆的数量和电堆上端板进、出气口的数量对应。所述施压装置为伺服压机、油压机或万能试验机等。本申请提供了一种结构简单、组装方便、精度可靠的燃料电池电堆的组装装置。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本申请公开的范围。另外，图中各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本申请的理解，并不是具体限定本申请各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本申请的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本申请。

附图1为本申请所述燃料电池电堆的示意图；

附图2为本申请所述组装装置的示意图；

附图3为本申请所述实施例中的整体结构示意图；

附图4为本申请所述组装装置的上盖板和下底座的结构示意图；

附图5为本申请所述上端板和下端板的示意图；

附图6为本申请所述单体电池的示意图；

附图标记如下：

11A～上端板；11B～下端板；12A～上采电板；12B～下采电板；13～固定螺杆；14In～上端板进气口；14Out～上端板出气口；30～单体电池；

40-1～下底座；40-2～上盖板；40-3～限位杆；

1～电堆及组装装置；2～施压装置；3～气源；4～进气管路开关阀；5～调压阀；6～压力表；7～进气管路；8～出气管路开关阀；9～出气管路；

40-4～Y向限位孔；40-5～X向限位孔；40-6～下底座缺口；40-7～上盖板缺口；

11A-1～上端板螺杆孔；11A-2～上端板Y向限位槽；11A-3～上端板X向限位槽；

11B-1～下端板螺杆孔；11B-2～下端板Y向限位槽；11B-3～下端板X向限位槽；

30-1～膜电极；30-2～阳极板；30-3～阴极板；30-4～橡胶垫；

具体实施方式

下面通过实施例的方式对本申请做进一步的详细描述。

参见附图1-6，一种燃料电池电堆的组装装置，首先准备好电堆的各个组件，膜电极30-1通过热压成型，并分别与阳极板30-2、阴极板30-3粘接成为一体，且保证阳极侧不漏气；

将组装装置放置于施压装置的下平台上，依次将电堆的下端板11B、下采电板12B、50片单体电池30、上采电板12A、上端板11A堆叠在组装装置内，各单体电池30之间通过橡胶垫30-4密封接触，利用施压装置2对其施压至一定压力后进行测漏实验，此压力值保证气体不会从橡胶垫处泄露，将测漏系统的进气管路7接入电堆上端板的进气口14In，出气口14Out连接出气管路9，出气管路开关阀8处于开通的状态，打开空压机气源3开关，打开进气管路开关阀4，调节进气管路7上的调压阀5，使压力表6显示一定数值如0.16MPa，稳定后先关闭出气管路开关阀8，再关闭进气口开关阀门4，首先观察压力表6的变化，若表值明显降低，则存在泄漏问题；若压力表6无变化或在一定时间内有微量变化(如压力值由0.16MPa减小到0.15MPa的时间大于3min)，则视为电堆不漏气。在确保电堆不漏气的情况下，取出限位杆40-3，对电堆施压至设定压力值，并测量上端板11A与下端板11B的垂直间距，在符合设计要求的前提下，利用10根固定螺杆13对电堆进行紧固，直至施压装置施加于电堆上的压力变为0，取出组装好的电堆待用，完成整个组装过程。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种燃料电池电堆的组装装置，其特征在于：所述燃料电池电堆包括上端板、上采电板、下端板、下采电板，设于上采电板和下采电板之间的一组或多组单体电池；

所述的上端板包括进气口和出气口，所述的上端板和下端板包括在对应位置设有放置固定螺杆的圆孔以及放置限位杆的长条孔；

所述的单体电池包括膜电极、阳极板、阴极板。

所述的组装装置包括限位杆、下底座、上盖板；所述的下底座包括与所述限位杆相匹配的限位孔；所述的上盖板包括与所述限位杆相对应的缺口位置。

2.如权利要求1所述的燃料电池电堆的组装装置，其特征在于：所述阳极板的材质为金属、石墨或者复合材料，相应的流场结构通过冲压、机加工或者模压方式形成。

3.如权利要求1所述的燃料电池电堆的组装装置，其特征在于：所述阴极板的材质为金属、石墨或者复合材料，相应的流场结构通过冲压、机加工或者模压方式形成。

4.如权利要求1所述的燃料电池电堆的组装装置，其特征在于：多个所述单体电池之间通过橡胶垫密封堆叠。

5.如权利要求4所述的燃料电池电堆的组装装置，其特征在于：所述限位杆的截面形状为圆形或三角形，与所述单体电池的接触方式为线接触；所述限位杆的长度高于多个所述单体电池的堆叠高度。