CN111786000A - 一种压力均衡的防塌腰燃料电池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压力均衡的防塌腰燃料电池，涉及燃料电池技术领域，包括两个端板、两个绝缘层和若干个电池单元，两个端板之间的上部和下部均设有两个固定杆，两个端板之间设有两个调节机构，每个调节机构均包括承托组件和压力调节组件，承托组件和压力调节组件相配合，每个端板的内部均设有挤压组件，两个端板之间设有若干个用于捆扎两者的钢带。本发明通过两个承托组件和两个压力调节组件以及两个挤压组件的配合，既能够防止电池单元出现塌腰的情况，也能使相邻的两个电池单元之间的封装压力更加均匀，提高电堆的效率、可靠性和适用寿命。

Description

一种压力均衡的防塌腰燃料电池

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种压力均衡的防塌腰燃料电池。

背景技术

燃料电池是一种常用的能源设备，其内部由多个电池单元依次连接，在长时间使用后经常会出现塌腰或者下挠等情况。

中国专利号为CN210723242U公布了一种燃料电池,包括：电堆，所述电堆包括上端板、下端板和若干层双极板；若干个连接体，所述连接体包括上连接体和下连接体；若干个支撑体，所述支撑体与所述连接体一一对应，所述支撑体两端与所述连接体沿X轴方向卡接。本实用新型的有益效果：连接体和支撑体的配合提高整个电池的抗冲击能力，避免电池发生塌腰。

但是上述专利在使用时还存在以下不足之处，上述专利在使用时仅仅是通过两侧的连接体和支撑体对双极板进行支撑，如果连接体和支撑体设置过少，那么长时间使用后连接体和支撑体自身也可能出现塌腰的情况，进而导致其效果不佳，若连接体和支撑体设置过多,则会造成燃料电池使用时散热不佳，影响燃料电池的使用。此外，上述专利设备在使用时无法对相邻的双极板之间的封装压力进行调节，进而无法保证双极板之间封装压力均匀，这会使得燃料电池的电阻、热阻以及传质阻力不均匀，进而影响电堆的效率、可靠性和适用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压力均衡的防塌腰燃料电池，以解决现有技术中电堆容易塌腰和封装压力不均且无法调节的技术问题。

本发明提供一种压力均衡的防塌腰燃料电池，包括两个端板、两个绝缘层和若干个依次排列的电池单元，两个绝缘层分别设置在两端的电池单元的旁侧，两个端板分别设置在两个绝缘层的旁侧，两个所述端板之间的上部和下部均设有两个固定杆，每个所述固定杆的端部均与端板通过螺栓固定连接，两个端板之间设有两个对称设置的调节机构，所有所述电池单元均位于两个调节机构之间且每个电池单元的两侧均与对应的调节机构相配合，每个所述调节机构均包括承托组件和压力调节组件，所述承托组件和压力调节组件相配合，每个所述端板的内部均设有挤压组件，两个所述端板之间设有若干个用于捆扎两者的钢带。

进一步，每个所述承托组件包括承托架、两个承托导杆、两个滑动槽、若干个上承托块和若干个下承托块，若干个上承托块与若干个电池单元一一对应且固定连接，每个所述上承托块的横截面均呈倒置的等腰梯形，若干个下承托块安装在承托架的一侧且所有下承托块与所有上承托块交错设置，每个所述下承托块的横截面均呈正放的等腰梯形，且上承托块和下承托块的底角相同，每个所述下承托块的上下两端均设有与承托导杆滑动配合的滑动块，每相邻的两个滑动块相邻的一侧分别设有活塞杆和与活塞杆滑动配合的活塞槽。

进一步，所述压力调节组件包括驱动块、若干个连接软管、若干个调节槽和若干个调节活塞杆，所有所述调节槽均设置在驱动块内，若干个连接软管分别与若干个活塞槽一一对应连通，且每个连接软管均和与其对应的调节槽连通，若干个调节活塞杆分别与若干个调节槽一一对应且滑动配合，所述驱动块内设有与所有调节槽连通的驱动腔，所述驱动腔内设有与其滑动配合的驱动滑块且所有调节活塞杆的一端均与驱动滑块固定连接，所述驱动块的一侧设有调节推杆，所述调节推杆的输出端与驱动滑块的一侧固定连接。

进一步，每个所述挤压组件均包括挤压槽、挤压块、若干个动力槽、若干个动力推块和液压腔，所述挤压槽设置在端板的一侧，所述挤压块位于挤压槽内且两者之间滑动配合，所述动力槽位于端板内且所有动力槽均与挤压槽连通，若干个动力推块与若干个动力槽一一对应且滑动配合，所述液压腔设置在端板内且所有挤压槽均与液压腔连通，所述端板的外侧设有与液压腔连通的液压管。

进一步，每个所述端板的一侧均设有若干个与其固定连接半圆块，若干个半圆块与若干个钢带一一对应。

进一步，每个所述半圆块的侧壁上均设有与钢带相配合的卡槽。

进一步，每个所述挤压槽内均设有压力传感器。

与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：

其一，本发明通过上承托块和下承托块的相互交错设置，每两个相邻的下承托块之间形成一个上口大下口小的卡槽，并且与上承托块刚好卡合，当电池单元和上承托块出现向下移动的塌腰趋势时，两个下承托块之间的卡槽向下变小，因此会将上承托块卡住，防止其向下移动，从而能够起到防止电池单元出现塌腰的情况的作用。

其二，通过调节推杆推动驱动滑块移动,驱动滑块推动所有的调节活塞杆一起移动，调节活塞杆移动时推动挤压液挤压对应的调节活塞杆移动，进而对相邻的两个下承托块之间的距离进行调节，通过下承托块和上承托块之间的挤压改变相邻的两个电池单元之间的压力，从而能够在使用过程中对电池单元因工作状态导致的封装压力变化进行调节，使得相邻的两个电池单元之间的封装压力始终保持在最佳值上，进而使得燃料电池的电阻、热阻以及传质阻力处于最佳状态，提高电堆的效率、可靠性和适用寿命。

其三，现有技术中两端的端板之间的距离是无法改变的，当压力调节组件工作对相邻的两个电池单元之间的封装压力进行调节时，会造成两端的端板与对应的绝缘层之间的压力过小或者压力过大，这些情况都会影响燃料电池的使用效果，因此，当压力调节组件进行调节时，通过液压管连接对应的液压驱动装置，进而推动挤压块在挤压槽内移动，以改变挤压块与对应的绝缘层之间的压力，配合压力调节组件进行工作，提高了电池单元之间封装压力调节的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的俯视图；

图3为图2沿A-A线的剖视图；

图4为本发明的局部拆分图一；

图5为本发明的局部拆分图二；

图6为本发明的局部剖视图一；

图7为本发明的局部剖视图二。

附图标记：

端板1，绝缘层2，电池单元3，固定杆4，调节机构5，承托组件51，承托架511，承托导杆512，滑动槽513，上承托块514，下承托块515，滑动块516，活塞杆517，活塞槽518，压力调节组件52，驱动块521，连接软管522，调节活塞杆524，驱动腔525，调节推杆526，驱动滑块527，挤压组件6，挤压槽61，挤压块62，动力推块64，液压腔65，液压管66，钢带7，半圆块8，压力传感器9。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和显示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。

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。此外，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。

在本发明的描述中，需要说明的是，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。

下面结合图1至图7所示，本发明实施例提供了一种压力均衡的防塌腰燃料电池，包括两个端板1、两个绝缘层2和若干个依次排列的电池单元3，两个绝缘层2分别设置在两端的电池单元3的旁侧，两个端板1分别设置在两个绝缘层2的旁侧，两个所述端板1之间的上部和下部均设有两个固定杆4，每个所述固定杆4的端部均与端板1通过螺栓固定连接，两个端板1之间设有两个对称设置的调节机构5，所有所述电池单元3均位于两个调节机构5之间且每个电池单元3的两侧均与对应的调节机构5相配合，每个所述调节机构5均包括承托组件51和压力调节组件52，所述承托组件51和压力调节组件52相配合，每个所述端板1的内部均设有挤压组件6，两个所述端板1之间设有若干个用于捆扎两者的钢带7；本发明在工作时，通过两个承托组件51能够对所有的电池单元3进行承托，防止电池单元3在长时间使用后出现封装处出现塌腰的情况，通过两个压力调节组件52和两个挤压组件6的设置能够相互配合对相邻的两个电池单元3之间的封装压力进行调节，使得封装压力更加均匀，避免因为封装压力不均造成燃料电池的电阻、热阻以及传质阻力不佳的情况发生，进而提高电堆的效率、可靠性和适用寿命。

具体地，每个所述承托组件51包括承托架511、两个承托导杆512、两个滑动槽513、若干个上承托块514和若干个下承托块515，若干个上承托块514与若干个电池单元3一一对应且固定连接，每个所述上承托块514的横截面均呈倒置的等腰梯形，若干个下承托块515安装在承托架511的一侧且所有下承托块515与所有上承托块514交错设置，每个所述下承托块515的横截面均呈正放的等腰梯形，且上承托块514和下承托块515的底角相同，每个所述下承托块515的上下两端均设有与承托导杆512滑动配合的滑动块516，每相邻的两个滑动块516相邻的一侧分别设有活塞杆517和与活塞杆517滑动配合的活塞槽518；其中，所有的下承托块515中最中间的那个下承托块515是与承托架511固定连接的，通过上承托块514和下承托块515的相互交错设置，每两个相邻的下承托块515之间形成一个上口大下口小的卡槽，并且与上承托块514刚好卡合，当电池单元3和上承托块514出现向下移动的塌腰趋势时，两个下承托块515之间的卡槽向下变小，因此会将上承托块514卡住，防止其向下移动，从而能够起到防止电池单元3出现塌腰的情况的作用。

具体地，所述压力调节组件52包括驱动块521、若干个连接软管522、若干个调节槽和若干个调节活塞杆524，所有所述调节槽均设置在驱动块521内，若干个连接软管522分别与若干个活塞槽518一一对应连通，且每个连接软管522均和与其对应的调节槽连通，若干个调节活塞杆524分别与若干个调节槽一一对应且滑动配合，所述驱动块521内设有与所有调节槽连通的驱动腔525，所述驱动腔525内设有与其滑动配合的驱动滑块527且所有调节活塞杆524的一端均与驱动滑块527固定连接，所述驱动块521的一侧设有调节推杆526，所述调节推杆526的输出端与驱动滑块527的一侧固定连接；其中，调节推杆526可以是电动推杆也可以是液压杆，且调节活塞杆524与活塞杆517之间充满挤压液，由于活塞槽518和调节槽之间通过连接软管522连通，当调节活塞杆524在调节槽内移动时，会通过液压传导压力，进而使得活塞杆517在活塞槽518内移动，工作时，通过调节推杆526推动驱动滑块527移动,驱动滑块527推动所有的调节活塞杆524一起移动，调节活塞杆524移动时推动挤压液挤压对应的活塞杆517移动，由于正中间的下承托块515是固定在承托架511上不动的，因此两侧的下承托块515会向两侧移动，由于所有的调节活塞杆524与活塞杆517之间的挤压液的量相等且所有调节活塞杆524都是同步等距移动，这会使相邻的两个下承托块515之间的距离相等，进而使得相邻的两个电池单元之间的压力相等，当推动调节活塞杆524的时候，会使得所有的活塞槽518内液压增大，使得相邻的下承托块515远离，带动相邻的电池单元3之间的距离增大，从而减小电池单元3之间的压力，反之，向外拉动调节活塞杆524时，会使得相邻的下承托块515之间的距离缩小，带动相邻的电池单元3之间的距离缩小，使得电池单元3之间的压力增大，通过对相邻的两个下承托块515之间的距离进行调节，以及下承托块515和上承托块514之间的挤压配合，改变相邻的两个电池单元3之间的压力，从而能够在使用过程中对电池单元3因工作状态导致的封装压力变化进行调节，使得相邻的两个电池单元3之间的封装压力始终保持在最佳值上， 进而使得燃料电池的电阻、热阻以及传质阻力处于最佳状态，提高电堆的效率、可靠性和适用寿命。此外，两个压力调节组件52中每两个对称设置的连接软管522可以相互连通，进而能够使用一个调节推杆526同时对两个压力调节组件52进行驱动，但是这样的设置会导致连接软管522的布置混乱，不便于安装，具体可以根据实际的使用环境进行设置。

具体地，每个所述挤压组件6均包括挤压槽61、挤压块62、若干个动力槽、若干个动力推块64和液压腔65，所述挤压槽61设置在端板1的一侧，所述挤压块62位于挤压槽61内且两者之间滑动配合，所述动力槽位于端板1内且所有动力槽均与挤压槽61连通，若干个动力推块64与若干个动力槽一一对应且滑动配合，所述液压腔65设置在端板1内且所有挤压槽61均与液压腔65连通，所述端板1的外侧设有与液压腔65连通的液压管66；现有技术中两端的端板1之间的距离是无法改变的，当压力调节组件52工作对相邻的两个电池单元3之间的封装压力进行调节时，会造成两端的端板1与对应的绝缘层2之间的压力过小或者压力过大，这些情况都会影响燃料电池的使用效果，因此，当压力调节组件52进行调节时，通过液压管66连接对应的液压驱动装置，进而推动挤压块62在挤压槽61内移动，以改变挤压块62与对应的绝缘层2之间的压力，配合压力调节组件52进行工作，提高了电池单元3之间封装压力调节的效果。

具体地，每个所述端板1的一侧均设有若干个与其固定连接半圆块8，若干个半圆块8与若干个钢带7一一对应；既可以在端板1的一侧设置半圆块8，也可以将端板1的一侧整个设置呈半圆柱状，可根据实际情况进行设置，半圆块8的设置与现有技术中矩形的端板1相比，能够使得钢带7对两个端板1之间的连接更加稳定，且不会出现矩形拐角与钢带7磨损过度的情况发生。

具体地，每个所述半圆块8的侧壁上均设有与钢带7相配合的卡槽；卡槽的设置用于限制钢带7的位置。

具体地，每个所述挤压槽61内均设有压力传感器9，用于检测内部压力，使得挤压组件6能够及时进行相应调节，使得燃料电池的电阻、热阻以及传质阻力处于最佳状态，提高电堆的效率、可靠性和适用寿命。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种压力均衡的防塌腰燃料电池，包括两个端板（1）、两个绝缘层（2）和若干个依次排列的电池单元（3），两个绝缘层（2）分别设置在两端的电池单元（3）的旁侧，两个端板（1）分别设置在两个绝缘层（2）的旁侧，其特征在于：两个所述端板（1）之间的上部和下部均设有两个固定杆（4），每个所述固定杆（4）的端部均与端板（1）通过螺栓固定连接，两个端板（1）之间设有两个对称设置的调节机构（5），所有所述电池单元（3）均位于两个调节机构（5）之间且每个电池单元（3）的两侧均与对应的调节机构（5）相配合，每个所述调节机构（5）均包括承托组件（51）和压力调节组件（52），所述承托组件（51）和压力调节组件（52）相配合，每个所述端板（1）的内部均设有挤压组件（6），两个所述端板（1）之间设有若干个用于捆扎两者的钢带（7）。

2.根据权利要求1所述的一种压力均衡的防塌腰燃料电池，其特征在于：每个所述承托组件（51）包括承托架（511）、两个承托导杆（512）、两个滑动槽（513）、若干个上承托块（514）和若干个下承托块（515），若干个上承托块（514）与若干个电池单元（3）一一对应且固定连接，每个所述上承托块（514）的横截面均呈倒置的等腰梯形，若干个下承托块（515）安装在承托架（511）的一侧且所有下承托块（515）与所有上承托块（514）交错设置，每个所述下承托块（515）的横截面均呈正放的等腰梯形，且上承托块（514）和下承托块（515）的底角相同，每个所述下承托块（515）的上下两端均设有与承托导杆（512）滑动配合的滑动块（516），每相邻的两个滑动块（516）相邻的一侧分别设有活塞杆（517）和与活塞杆（517）滑动配合的活塞槽（518）。

3.根据权利要求2所述的一种压力均衡的防塌腰燃料电池，其特征在于：所述压力调节组件（52）包括驱动块（521）、若干个连接软管（522）、若干个调节槽和若干个调节活塞杆（524），所有所述调节槽均设置在驱动块（521）内，若干个连接软管（522）分别与若干个活塞槽（518）一一对应连通，且每个连接软管（522）均和与其对应的调节槽连通，若干个调节活塞杆（524）分别与若干个调节槽一一对应且滑动配合，所述驱动块（521）内设有与所有调节槽连通的驱动腔（525），所述驱动腔（525）内设有与其滑动配合的驱动滑块（527）且所有调节活塞杆（524）的一端均与驱动滑块（527）固定连接，所述驱动块（521）的一侧设有调节推杆（526），所述调节推杆（526）的输出端与驱动滑块（527）的一侧固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种压力均衡的防塌腰燃料电池，其特征在于：每个所述挤压组件（6）均包括挤压槽（61）、挤压块（62）、若干个动力槽、若干个动力推块（64）和液压腔（65），所述挤压槽（61）设置在端板（1）的一侧，所述挤压块（62）位于挤压槽（61）内且两者之间滑动配合，所述动力槽位于端板（1）内且所有动力槽均与挤压槽（61）连通，若干个动力推块（64）与若干个动力槽一一对应且滑动配合，所述液压腔（65）设置在端板（1）内且所有挤压槽（61）均与液压腔（65）连通，所述端板（1）的外侧设有与液压腔（65）连通的液压管（66）。

5.根据权利要求1所述的一种压力均衡的防塌腰燃料电池，其特征在于：每个所述端板（1）的一侧均设有若干个与其固定连接半圆块（8），若干个半圆块（8）与若干个钢带（7）一一对应。

6.根据权利要求5所述的一种压力均衡的防塌腰燃料电池，其特征在于：每个所述半圆块（8）的侧壁上均设有与钢带（7）相配合的卡槽。

7.根据权利要求1所述的一种压力均衡的防塌腰燃料电池，其特征在于：每个所述挤压槽（61）内均设有压力传感器（9）。

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