CN111602279B - 用于评估燃料电池堆性能的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于评估燃料电池堆性能的设备，更具体地，涉及一种具有分别设置到阳极端板和阴极端板的引导部和臂，从而使由密封材料的收缩引起的燃料电池堆倾斜最小化的用于评估燃料电池堆性能的设备。

Description

用于评估燃料电池堆性能的设备

技术领域

本申请要求于2018年4月17日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2018-0044319号的优先权和权益，其全部内容通过引用合并于此。

本发明涉及一种用于评估燃料电池堆性能的设备，尤其涉及一种分别在阳极端板和阴极端板上设置引导单元和臂，以使由密封剂的收缩引起的燃料电池堆倾斜最小化的用于评估燃料电池堆性能的设备。

背景技术

燃料电池是一种将通过氧化产生的化学能直接转化为电能的电池，并且是一种新型的、对环境友好的未来能源技术，其从地球上诸如丰富的氢和氧的物质中产生电能。

在燃料电池中，氧被供应到空气电极(阴极)，氢被供应到燃料电极(阳极)，使得以逆反应的形式进行电化学反应以电解水并产生电、热和水，从而在不引起污染的情况下高效地产生电能。

在这种情况下，因为在从燃料电池中的单个单元电池产生电压方面存在限制，所以分隔板和单元电池被多次堆叠，并且在通过堆叠分隔板和燃料电池堆而得到的结构的两侧设置有端板，以支撑该结构，使得以堆的形式使用燃料电池。

需要均匀地维持对燃料电池的运行有很大影响的外部因素，以评估燃料电池的性能。这些因素的示例可以包括表面压力、工作温度、要供应的气体的流速以及湿度。

然而，如果在评估燃料电池的性能时甚至就一个因素而言都出现错误，则存在燃料电池的评估性能的可靠性不可避免地变差的问题。

图1是示出现有技术中用于评估燃料电池性能的设备的视图。为了评估燃料电池堆的性能，提供了高温环境，并且在垂直方向上施加了表面压力，以通过实现燃料电池堆中诸如电池、集电器和连接器(互连器)的各个组件之间的良好连接来确保燃料电池堆的性能。

因为将燃料电池堆中的各个组件接合的密封剂在高温下具有流动性，所以当施加表面压力时，燃料电池堆的高度减小。在这种情况下，因为密封剂由于内部温度的分布梯度而不能均匀地收缩，所以存在燃料电池堆倾斜的问题。

此外，存在的问题在于，由于施加到燃料电池堆的负载不能被均匀地传递，因此由于部分接触缺陷而导致对单元电池的损坏或燃料电池的性能损失。

在这点上，需要一种用于评估燃料电池堆的性能的设备，该设备能够通过在评估性能时使得密封剂在高温下均匀地收缩来防止燃料电池堆倾斜。

发明内容

技术问题

为了解决上述问题而做出了本发明，并且本发明的目的是提供一种用于评估燃料电池堆的性能的设备，其中，可垂直移动的引导单元和臂分别可拆卸地耦接到阳极端板的一个表面和阴极端板的一个表面，以防止燃料电池堆倾斜。

技术方案

根据本发明示例性实施例的用于评估燃料电池堆性能的设备包括：主体；阳极端板，阳极端板位于燃料电池堆的一侧，并且具有设置在阳极端板的一个或多个侧表面上的引导单元；阴极端板，阴极端板位于燃料电池堆的另一侧，并且具有设置在阴极端板的一个或多个侧表面上的臂；以及表面压力模块，表面压力模块被配置为向阴极端板施加表面压力。

在一个示例性实施例中，臂可以被配置为对应于引导单元，并且可以通过从表面压力模块施加的表面压力垂直地移动。

在一个示例性实施例中，引导单元和臂可以由陶瓷材料制成。

在一个示例性实施例中，引导单元可以分别设置在阳极端板的四个侧表面上。

在一个示例性实施例中，臂可以分别设置在阴极端板的四个侧表面上。

在一个示例性实施例中，引导单元可以具有位置确定单元，位置确定单元被配置为调节燃料电池堆的水平位置。

在一个示例性实施例中，臂可以包括：沿着引导单元移动的轮子；以及将轮子与阴极端板连接的支撑部。

在一个示例性实施例中，引导单元可以包括导轨，导轨引导臂的垂直移动。

有益效果

根据本发明，利用分别设置在阳极端板和阴极端板上的引导单元和臂，燃料电池堆中的密封剂均匀地收缩，从而使燃料电池堆的倾斜最小化，因此具有将负载均匀地施加到燃料电池堆以及防止对单元电池的损坏或接触不良的效果。

附图说明

图1是示出现有技术中用于评估燃料电池性能的设备的视图。

图2是示出根据本发明示例性实施例的用于评估燃料电池堆性能的设备的透视图。

图3是示出根据本发明的示例性实施例的表面压力施加装置的剖视图。

图4是示出根据本发明示例性实施例的阳极端板和阴极端板的顶部平面图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本发明。这里，将省略重复描述以及对公知功能和结构的详细描述，以避免不必要地模糊本发明的主题。提供本发明的示例性实施例以向本领域普通技术人员完整解释本发明。因此，为了更清楚的描述，图中示出的元件的形状和尺寸可能被放大。

在整个说明书中，除非有相反的明确描述，否则词语“包括”或“包含”及其变型将被理解为暗示包括所述构成要素，而不排除任何其他构成要素。

在下文中，提出示例性实施例以帮助理解本发明。然而，提供以下示例性实施例仅是为了更容易理解本发明，并且本发明的内容不受示例性实施例的限制。

<用于评估燃料电池堆性能的设备>

图2是示出根据本发明示例性实施例的用于评估燃料电池堆性能的设备的透视图，图3是示出根据本发明的示例性实施例的表面压力施加装置20的剖视图，图4是示出根据本发明示例性实施例的阳极端板21和阴极端板22的顶部平面图。

根据本发明的用于评估燃料电池堆性能的设备可以包括主体10和表面压力施加装置20。表面压力施加装置20位于主体10中，并且可以包括阳极端板21、阴极端板22和表面压力模块23。

表面压力施加装置20可以包括在主体10中，并且被配置为操作下文将描述的表面压力模块23的液压缸可以位于主体10的上侧。液压缸可以从外部被供应压缩空气并且使与其连接的表面压力传递轴(未示出)往复移动。因此，由液压缸产生的压力可以通过表面压力传递轴传递到表面压力模块23，并且可以垂直地压缩燃料电池堆。

阳极端板21和阴极端板22分别位于燃料电池堆的一侧和另一侧，并且可以用于支撑燃料电池堆的各个组件，从而表面压力均匀地施加到燃料电池堆。在这种情况下，燃料电池堆可以包括阳极、阴极、电解质和密封剂。密封剂可以由在高温下具有流动性的材料制成。

引导单元21a可以位于阳极端板21的一个表面上，臂22a可以位于阴极端板22的一个表面上。引导单元21a和臂22a可以彼此耦接，并且当燃料电池堆中的密封剂收缩时，臂22a可以在引导单元21a的纵向方向上垂直地移动。

在一个示例性实施例中，引导单元21a可以设置在阳极端板21的四个侧表面上，臂22a可以设置在阴极端板22的四个侧表面上。

在另一个示例性实施例中，引导单元21a和臂22a可以分别设置在阳极端板21的多个边缘处和阴极端板22的多个边缘处。

即，引导单元21a可以与耦接到燃料电池堆的阳极端板21设置在相同的位置处，而臂22a可以与耦接到燃料电池组的阴极端板22设置在相同的位置处。与阳极端板21设置在相同位置处的引导单元21a和与阴极端板22设置在相同位置处的臂22a可以可拆卸地耦接。

此外，引导单元21a可以具有导轨(未示出)，并且臂22a可以包括沿导轨可移动的轮子以及将轮子与阴极端板22连接的支撑杆。因此，当将阴极端板22装配至燃料电池堆时轮子被耦接到导轨，并且轮子可以通过外部压力而沿着导轨移动。

或者，臂22a可以包括耦接到引导单元21a的环以及将环与阴极端板22连接的支撑杆。

在这种情况下，位置确定单元(未示出)可以设置在引导单元21a或导轨上。位置确定单元被配置为确定多个臂设置在阴极端板22上的位置，并且位置确定单元可以使位于阴极端板22的四个侧表面上的臂放置相同的位置处，从而调节阴极端板22的水平位置。

在一个示例性实施例中，在位于阴极端板22的右表面、左表面和上表面上的臂22a位于设置在相同高度的位置确定单元上并且位于阴极端板22的下表面上的臂22a位于不同的高度的情况下，位置确定单元可以使位于右表面、左表面和上表面上的臂22a的位置固定，直到位于下表面上的臂到达位于相同高度的位置确定单元为止。

根据本发明的引导单元21a和臂22a可以由陶瓷材料制成。因此，当在高温下对包括燃料电池堆、阳极端板21和阴极端板22的层叠体进行预处理时，引导单元21a和臂22a既不会收缩也不会变形。

表面压力模块23被配置为向阴极端板22施加表面压力。表面压力模块23位于阴极端板22和表面压力传递轴之间，并且当表面压力传递轴往复移动时，可以向燃料电池堆施加压力。

<向燃料电池堆施加表面压力的方法>

根据本发明的向燃料电池堆施加表面压力的方法可以包括：通过依次层叠阳极、电解质和阴极来制造燃料电池堆，然后将燃料电池堆安装在位于主体中的阴极端板上；将阴极端板层叠在燃料电池堆的阴极的一侧；升高主体的温度；以及通过使用表面压力模块向阴极端板施加表面压力。

阴极端板的安装可以包括将设置在阴极端板的一个表面上的臂与设置在阳极端板的一个表面上的引导单元耦接。

在升高主体温度和施加表面压力时，可以将多个臂固定到位置确定单元，直到多个臂位于相同的位置处。更详细地，升高主体温度和施加表面压力是升高主体的内部温度以操作燃料电池堆并且使得燃料电池堆中包括的密封剂随着温度升高而收缩的步骤。

在这种情况下，随着密封剂的收缩，燃料电池堆的高度减小。密封剂由于主体中的温度分布梯度而不会均匀地收缩，使得燃料电池堆的高度不会均匀地减小。因此，直到将多个臂固定到相同高度的位置确定单元，多个臂才可能垂直移动。

此外，当臂位于在不同高度的位置确定单元上时，表面压力模块会为要施加到阴极端板的表面压力提供梯度，使得多个臂可以放置在相同高度的位置确定单元上。

此外，由于引导单元和臂由陶瓷材料制成，所以即使将主体的温度升高至高温(860℃以下)以对燃料电池堆进行操作，引导单元和臂也不会收缩或变形。

尽管上面已经参照示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员可以理解，在不脱离权利要求中公开的本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变型。

Claims (5)

1.一种用于评估燃料电池堆性能的设备，所述设备包括：

主体；

阳极端板，所述阳极端板位于燃料电池堆的一侧，并且具有设置在所述阳极端板的侧表面上的引导单元；

阴极端板，所述阴极端板位于所述燃料电池堆的另一侧，并且具有设置在所述阴极端板的侧表面上的臂；以及

表面压力模块，所述表面压力模块被配置为向所述阴极端板施加表面压力，

其中，所述引导单元分别位于所述阳极端板的四个侧表面上，

其中，所述臂分别位于所述阴极端板的四个侧表面上，

其中，所述引导单元具有位置确定单元，所述位置确定单元被配置为调节所述燃料电池堆的水平位置，

其中，所述臂被配置为对应于所述引导单元，并且通过所述表面压力模块施加的所述表面压力垂直地移动。。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述引导单元和所述臂由陶瓷材料制成。

3. 根据权利要求1所述的设备，其中，所述臂包括：

轮子，所述轮子沿着所述引导单元移动；以及

支撑部，所述支撑部将所述轮子与所述阴极端板连接。

4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述引导单元包括导轨，所述导轨引导所述臂的垂直移动。

5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述阳极端板、所述阴极端板以及所述表面压力模块设置在所述主体中。

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