CN112310455A - 一种燃料电池电堆的紧固方法及其紧固装置、燃料电池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃料电池电堆的紧固方法及其紧固装置、燃料电池，绕设至少2个扎带单元，每个扎带单元至少包括第一端部和第二端部，以及第三端部和第四端部；第一端部和第二端部分别与呈平行分隔排布的第一连杆和第二连杆限位安装连接，且其第三端部和第四端部分别与呈平行分隔排布的第三连杆和第四连杆限位安装连接；同时第一连杆和第二连杆之间以及第三连杆和第四连杆之间分别通过紧固件进行紧固安装连接；向第一连杆和第二连杆施加相向的紧固力，将紧固力传递给扎带单元，直至电堆达到工作压力；本发明确保燃料电池电堆获得更佳电堆密封与电性能所需的受力分布效果，同时在电堆安装、电堆生命周期的维护过程中可以获得更多的能动性和灵活性。

Description

一种燃料电池电堆的紧固方法及其紧固装置、燃料电池

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，具体涉及了一种燃料电池电堆的紧固方法，本发明还涉及了燃料电池电堆的紧固装置及其应用的燃料电池。

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。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，能量转化率高；而且采用氢作为燃料的燃料电池反应产物为水，环境友好，理论上可实现零污染排放；另外，燃料电池没有机械传动部件，运动部件少，工作时噪音很低；而且燃料电池还具有比能量高，可靠性高，燃料范围广，启动时间短，体积小，携带方便等优点。由此可见，从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是目前最有发展前途的发电技术。

燃料电池电堆作为燃料电池的主体结构，由1个或多个单电池堆叠而成，在堆叠的同时需要对燃料电池电堆进行紧固。现有的紧固方式通常对位于燃料电池电堆两端的端板通过螺栓或扎带施加约束力，进而将燃料电池电堆的单电池堆叠固定安装为一体，使得燃料电池电堆能够容纳几个大气压的内部气体和冷却介质(若有)的压力，确保不会发生泄露。相对于采用螺栓紧固方式，扎带紧固方式具有更大的优势而被燃料电池行业更为广泛采用。具体对于扎带紧固方式来说，通常采用焊接或铆接方式对扎带进行固定；其步骤主要包括：首先将燃料电池电堆的部件(主要包括端板、集流板、双极板和膜电极等)按照预期的电堆结构堆叠，然后使用压力设备在燃料电池电堆两端施加压力，在保持此压力的状态下，将扎带安放到燃料电池端板外侧，施加预紧拉力，使得扎带能和电堆的端板紧密贴合，再用焊接、铆钉等方法将扎带固定，最后去除压力机的压力，燃料电池电堆在内部弹性力的作用下伸长，直至扎带的拉力和电池电堆的弹性力达到平衡。该紧固方式主要存在如下缺点：

a.安装燃料电池电堆时，需要对电堆上施加压力(安装压力)，待扎带完成焊接或铆接后再去除该安装压力，依赖电堆的弹性力使扎带伸长直至电堆的弹性力和扎带的拉力平衡于电堆的工作压力；该方法施加的安装压力必须比电堆所需的实际工作压力大，在此安装压力下，可能会导致燃料电池电堆内部部件发生塑性形变，增加了电堆内部部件破碎的可能，对燃料电池电堆的性能产生负面影响。

b.燃料电池电堆完成安装后必须兼具良好的电堆密封性能和内部部件电接触性能，这与安装压力、扎带模量、扎带预紧力和电堆内部材料的弹性性能等参数密切相关，显然可知，该紧固方法对安装压力及其在电堆内的分布、扎带模量、扎带预紧力、电堆内部弹性性能等因素具有苛刻、难于实现的要求，因此该方法具有很大的局限性和操作难度；而且该方法也没有普适性，只要电堆的尺寸、电堆内电池数量和所用材料稍有改变，扎带的参数和安装压力必须跟着改变。

c.为了确保在去除安装压力后，燃料电池电堆不会有太大形变，扎带必须具有很高的拉伸弹性模量，因而该方法的扎带需要由较厚的钢带组成，导致扎带在端板的边缘处很难和端板贴合，需要将扎带预弯，然而预弯后的钢带很难精准地和加压后的电堆尺寸保持一致。

d.在燃料电池电堆的生命周期内，电堆的力学性能可能会发生改变，需要改变扎带的拉力才能维持电堆的密封和电学性能。而焊接或铆接固定的扎带中，不可能改变扎带的拉力。

为了对以上技术问题进行改善，已有通过螺栓紧固扎带的方式来替代焊接或铆接，操作步骤主要包括：将燃料电池电堆的各部件进行堆叠，用压力机给电池电堆施加一个预压力，然后将扎带绕在端板上，并用螺栓拉紧扎带，直到电堆内的压力满足密封和部件间具有较好的电学接触的要求。该方法仍然存在的缺点包括：第一、即使控制拧紧螺栓的扭矩，由于螺栓之间的差别，扎带上的拉力公差较大，造成端板对各处电池电堆内部部件的压力分布不均匀；为了得到均匀的电池电堆内部压力，只能增加端板的厚度和强度，牺牲电堆的功率密度。第二、无论使用德式卡箍(扎带)还是使用扎带端头用螺栓紧固，扎带的宽度必须大于螺栓宽度，一般是螺栓直径的两到三倍。因此，扎带的宽度不能太小，在风冷结构式电堆中扎带宽度还会影响空气进出电堆。第三、即使扎带的宽度远大于螺栓的直径，扎带在螺栓固定的位置仍然是扎带紧固强度的薄弱环节。

因此，基于以上技术现状，本申请人希望寻求新的紧固方案来对燃料电池电堆的紧固现状进行改进。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种燃料电池电堆的紧固方法及其紧固装置、燃料电池，确保燃料电池电堆获得更佳电堆密封与电性能所需的受力分布效果，同时在电堆安装、电堆生命周期的维护过程中可以获得更多的能动性和灵活性。

本发明采用的技术方案如下：

一种燃料电池电堆的紧固方法，所述燃料电池电堆包括堆叠为一体的1个或多个单电池，所述紧固方法包括：在燃料电池电堆外周绕设至少2个扎带单元，每个扎带单元至少包括位于一侧且呈相邻间隔分布的第一端部和第二端部，以及位于另一侧且呈相邻间隔分布的第三端部和第四端部；各扎带单元的第一端部和第二端部分别与呈平行分隔排布的第一连杆和第二连杆限位安装连接，且其第三端部和第四端部分别与呈平行分隔排布的第三连杆和第四连杆限位安装连接；同时第一连杆和第二连杆之间以及第三连杆和第四连杆之间分别通过紧固件进行紧固安装连接；向第一连杆和第二连杆施加相向的紧固力，将紧固力传递给所述扎带单元，直至电堆达到工作压力，实现对燃料电池电堆的紧固。

优选地，在绕设扎带单元前，预先向所述燃料电池电堆施加压力并保压。

优选地，通过压力机对所述燃料电池电堆的端板施加压力。

优选地，一种燃料电池电堆的紧固装置，所述燃料电池电堆包括堆叠为一体的1个或多个单电池，所述紧固装置包括绕设在燃料电池电堆外周的至少2个扎带单元，每个扎带单元至少包括位于一侧且呈相邻间隔分布的第一端部和第二端部，以及位于另一侧且呈相邻间隔分布的第三端部和第四端部；各扎带单元的第一端部和第二端部分别与呈平行分隔排布的第一连杆和第二连杆限位安装连接，且其第三端部和第四端部分别与呈平行分隔排布的第三连杆和第四连杆限位安装连接；同时第一连杆和第二连杆之间以及第三连杆和第四连杆之间分别通过紧固件进行紧固安装连接，实现对燃料电池电堆的紧固。

优选地，所述紧固件与所述扎带单元的端部呈错位分布。

优选地，所述扎带单元呈分段状，包括金属带和/或编制金属带和/纤维带和/弹性带。

优选地，所述燃料电池电堆外周绕设有多个扎带单元，各扎带单元在所述燃料电池电堆外周呈平行间隔分布，且所述扎带单元的端部分别设有与其对应的连杆进行限位安装连接的限位扣。

优选地，在燃料电池电堆外周绕包括1个或多个连杆安装紧固组，其中，各连杆安装紧固组设有至少2个呈相邻平行间隔分布的扎带单元，同时各连杆安装紧固组的连杆采用分段连杆单元。

优选地，所述扎带单元在所述燃料电池电堆外周呈交叉状分布，各扎带单元通过弯折处理形成呈相邻间隔分布的第一端部和第二端部以及呈相邻间隔分布的第三端部和第四端部，每个端部与其对应的连杆进行限位安装连接。

优选地，一种燃料电池，包括燃料电池电堆，所述燃料电池电堆采用如上所述的紧固方法进行紧固或采用如上所述的紧固装置进行紧固；其中，所述单电池包括阳极板、膜电极和阴极板，所述阳极板或阴极板采用硅极板或石墨极板或金属极板或陶瓷极板或复合材料极板。

本申请对于其可应用的燃料电池电堆结构没有特别限制，可以应用于具有冷却介质(例如水冷)的燃料电池电堆，也可以应用于风冷式燃料电池电堆，均可以获得类似的技术效果。

需要说明的是，本申请涉及的燃料电池电堆的工作压力是指通过具有一定面积的电堆端板在电池电堆工作状态下给电堆内部施加的压力，电池电堆的工作压力在电池电堆内部单位面积上的压力为工作压强(水冷式燃料电池电堆的工作压强范围为1MPa-2MPa，具体工作压强与实际选用的电堆结构设计有关，风冷式燃料电池电堆的工作压强相对较小)，以保持电堆中的电接触和密封都能满足燃料电池电堆工作的条件。工作压力和压强的具体设置属于本领域技术人员根据本申请记载内容做出的常规技术选择，本申请对此不做具体展开说明。

还需要说明的是，本申请涉及的连杆结构可以采用金属或塑料等材质，具有与扎带单元的端部进行限位安装连接的限位结构(如限位孔或限位挂钩)，只要实现两者之间的可靠限位安装连接效果即可。

本申请首次创造性地提出采用具有杠杆工作原理的连杆结构来作为实现燃料电池电堆结构的核心紧固结构，具体是通过呈相邻间隔分布的不同连杆分别对不同扎带的端部进行限位配合，扎带向不同连杆施加相互背离的拉力，同时将不同连杆通过紧固件进行紧固安装，连杆将紧固力传递给与其限位安装的扎带，扎带给电堆端板施加压力，进而使得端板获得的压力和紧固力达到平衡，最终完成对燃料电池电堆的紧固，相对于现有技术中采用独立扎带的螺钉紧固方式，确保燃料电池电堆获得更佳电堆密封与电性能所需的受力分布效果；而且通过本申请的连杆式紧固方案可以确保在扎带宽度、紧固件的规格、数量以及紧固位置均获得更多的能动性和灵活性，具体包括：在连杆允许的形变范围内，可以通过增加紧固件的数量来增加紧固束缚力，而且紧固件的紧固位置可以根据燃料电池电堆内的压力分布需求而进行灵活设计选择，同时扎带的宽度不会受到紧固件的限制，在材料和形状上均可以自由灵活选用。

本申请还提出了在燃料电池电堆的端板上设置与扎带单元可滑动限位安装配合的扎带凹槽，扎带单元不仅可以通过在扎带凹槽内进行滑动来调节端部位置，适合具有不同端板间距的燃料电池电堆，也避免扎带单元在燃料电池电堆外周进行轴向窜动，同时利于紧固效果以及普适性，使得燃料电池电堆的紧固结构整体可以提供非常优异的紧固压力分布，这有利于电堆内部单电池之间的电接触性能以及密封性能；本申请还进一步提出了采用呈交叉状分布的扎带单元，扎带单元通过弯折处理来形成若干与连杆进行限位安装配合的端部，可以有效降低扎带单元的数量以及所需的扎带宽度。

附图说明

图1是本申请实施例1中燃料电池电堆的结构示意图；

图2是图1的侧面结构图；

图3是本申请实施例2中燃料电池电堆的结构示意图；

图4是图3的侧面结构图；

图5是本申请实施例3中燃料电池电堆的端板俯视结构图；

图6是本申请实施例4中燃料电池电堆的结构示意图；

图7是图6的侧面结构图；

图8是将图6中一个分段扎带单元321或322在燃料电池电堆外周在绕设过程中的分布结构图(展开状)。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种燃料电池电堆的紧固方法，燃料电池电堆包括堆叠为一体的1个或多个单电池，紧固方法包括：在燃料电池电堆外周绕设至少2个扎带单元，每个扎带单元至少包括位于一侧且呈相邻间隔分布的第一端部和第二端部，以及位于另一侧且呈相邻间隔分布的第三端部和第四端部；各扎带单元的第一端部和第二端部分别与呈平行分隔排布的第一连杆和第二连杆限位安装连接，且其第三端部和第四端部分别与呈平行分隔排布的第三连杆和第四连杆限位安装连接；同时第一连杆和第二连杆之间以及第三连杆和第四连杆之间分别通过紧固件进行紧固安装连接；向第一连杆和第二连杆施加相向的紧固力，将紧固力传递给扎带单元，直至电堆达到工作压力，实现对燃料电池电堆的紧固。

本发明实施例还公开了一种燃料电池电堆的紧固装置，燃料电池电堆包括堆叠为一体的1个或多个单电池，紧固装置包括绕设在燃料电池电堆外周的包括绕设在燃料电池电堆外周的至少2个扎带单元，每个扎带单元至少包括位于一侧且呈相邻间隔分布的第一端部和第二端部，以及位于另一侧且呈相邻间隔分布的第三端部和第四端部；各扎带单元的第一端部和第二端部分别与呈平行分隔排布的第一连杆和第二连杆限位安装连接，且其第三端部和第四端部分别与呈平行分隔排布的第三连杆和第四连杆限位安装连接；同时第一连杆和第二连杆之间以及第三连杆和第四连杆之间分别通过紧固件进行紧固安装连接，实现对燃料电池电堆的紧固。

本发明实施例还公开了一种燃料电池，包括燃料电池电堆，燃料电池电堆采用如上的紧固方法进行紧固或采用如上的紧固装置进行紧固；其中，单电池包括阳极板、膜电极和阴极板，阳极板或阴极板采用硅极板或石墨极板或金属极板或陶瓷极板或复合材料极板。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1：请参见图1和图2所示，一种燃料电池，包括燃料电池电堆10，燃料电池电堆10包括堆叠为一体的1个或多个单电池(具体数量根据电堆设计进行常规选择)，其中，单电池包括阳极板、膜电极和阴极板，阳极板或阴极板采用硅极板或石墨极板或金属极板或陶瓷极板或复合材料极板，也可以采用其他合适材质的极板，本申请在实施时没有具体限定。

本实施例燃料电池电堆10的紧固方法包括：在绕设扎带单元11前，预先向燃料电池电堆10施加压力并保压；在燃料电池电堆10外周绕设有多个扎带单元11(图2示出6个呈环状的扎带单元11，具体数量可以根据电堆10的轴向长度需要和电堆内部压力分布需求来进行选择，本实施例不做特别限定)，每个扎带单元11包括位于一侧且呈相邻间隔分布的第一端部11a和第二端部11b，以及位于另一侧且呈相邻间隔分布第三端部11c和第四端部11d；将各扎带单元11的第一端部11a和第二端部11b分别与呈平行分隔排布的第一连杆12和第二连杆13进行限位安装连接，第三端部11c和第四端部11d分别与呈平行分隔排布的第三连杆15和第四连杆16进行限位安装连接；扎带单元11分别对第一连杆12和第二连杆13、第三连杆15和第四连杆16施加相互背离的拉力；将第一连杆12和第二连杆13之间、第三连杆15和第四连杆16之间分别通过紧固件14进行紧固安装连接，用于向第一连杆12和第二连杆13、第三连杆15和第四连杆16施加相向的紧固力，将紧固力传递给各扎带单元11，直至电堆达到工作压力，实现对燃料电池电堆的紧固；具体优选地，本实施例具体在操作时，可以先将电堆所需的单电池结构进行预先堆叠得到未紧固的燃料电池电堆10，然后通过压力机(图未示出，采用公知的压力机即可)对位于燃料电池电堆10两端的端板10a施加压力并进行保压，压力如前所述，可以根据电堆安装的技术要求设置；由于压力机的施压板与端板10a之间具有间隙空间，将各扎带单元11穿过该间隙空间并绕过端板10a外周，进而按照预定要求完成扎带单元11的绕设。

优选地，在本实施方式中，各扎带单元11呈环状并在燃料电池电堆10外周呈平行间隔分布，且扎带单元11的第一端部11a，第二端部11b分别设有与其对应的连杆12，13进行限位安装连接的限位扣(图未示出)，同时第三端部11c和第四端部11d分别设有与其对应的连杆15，16进行限位安装连接的限位扣；

优选地，为了使得燃料电池电堆10可以同时获得电堆最佳密封效果及其电性能所需的受力分布，在本实施方式中，紧固件14与扎带单元11的各端部11a，11b、11c、11d均呈错位分布，通过错位分布形状使得连杆12，13的力传递路径在空间上分开，这给燃料电池电堆10的设计和生产制造赋予了更多灵活性；

在本实施方式中，各扎带单元11呈分段状，具体包括呈对称分布且对应配合形成环状的两个扎带，各扎带的两端之间分别对应相邻间隔分布，分别形成了第一端部11a、第二端部11b、第三端部11c和第四端部11d；当然地，在其他实施方式中，还可以采用具有更多数量扎带的分段式扎带单元，用于形成更多数量呈相邻间隔分布的端部，这些都是本领域技术人员基于本申请记载内容可做出的常规技术替换选择；具体优选地，在本实施方式中，各扎带单元11采用金属带、编制金属带、纤维带和弹性带(如弹簧)的任意一种，也可以采用材质带连接复合而成，在形状上，扎带单元可以是扁平的带子，也可以是其截面为圆型或椭圆或其他形状的丝，还可以是由多股丝复合而成的绳子或带子，本实施例对其均没有特别限制；

由于本实施例需要使用较多数量的扎带单元11，考虑到不同扎带单元11在加工时均会产生长度公差，这会给电堆受力分布带来公差，为此，本申请人通过了大量实施应用案例后发现，当扎带单元11的长度公差(即为长度误差)比其在燃料电池电堆工作压力条件下所需的扎带拉力下的形变小很多时，扎带单元11受到的拉力公差也会减小：比如，扎带单元采用长度为280毫米、宽度为12毫米、厚度为0.35毫米的不锈钢带，不锈钢的弹性模量为193GPa，不锈钢带两端弯折，使其端头贴紧不锈钢带焊接，燃料电池电堆10所需的扎带拉力为1500牛顿，则当不锈钢扎带焊接后的长度公差为13微米时，扎带单元11的拉力最大差别就可能高达150牛顿。而当我们使用厚度为1.2毫米的尼龙带作为扎带单元11时，由于尼龙的弹性模量比钢材低两个数量级，本实施例中尼龙带的弹性系数为2.9*10⁵N/m，当尼龙扎带的长度公差高达5.21毫米时，扎带单元11的拉力最大差别才会达到150牛顿。因此，优选地，在对选择扎带单元11时，建议尽量选择弹性模量较小的材质作为扎带单元11，这会明显有利于各扎带单元对电堆10的受力均匀性，例如采用尼龙带或编织金属带或弹簧等，当采用编织金属带作为扎带单元11时，其弹性形变模量相对于相同材质的金属带可以减少至少一个数量级；也就是说，在具有相同的扎带长度公差的情况下，使用弹性系数较小的编织金属带可以大大减少燃料电池电堆10中不同扎带单元11之间的拉力差别。

进一步具体优选地，在本实施方式中，连杆12，13，15，16可以具体采用外径为11mm的不锈钢连杆，扎带单元11均采用10mm宽、0.35mm厚的编织金属扎带，紧固件14采用6mm的不锈钢螺丝，每个扎带单元11的端部通过电焊方式或其他紧固方式制作得到限位扣，连杆12，13，15，16上设有可供扎带单元11穿过并与限位扣进行限位配合的限位孔(图未示出)，当然地，在其他实施方式中，也可以采用其他合适形状的限位结构，本实施例对此没有特别限定。

本实施例首次创造性地提出采用具有杠杆工作原理的连杆结构来作为实现燃料电池电堆结构的核心紧固结构，具体是通过呈相邻间隔分布的不同连杆12与13、15与16分别对扎带单元11的对应端部进行限位配合，各扎带单元11向不同连杆12与13、15与16施加相互背离的拉力，同时将不同连杆12与13、15与16通过紧固件14进行紧固安装，连杆12、13、15、16将紧固力传递给与其限位安装的扎带单元11，进而使得向扎带单元11施加的拉力满足电堆密封和电接触的要求，最终完成对燃料电池电堆10的紧固，相对于现有技术中采用独立扎带的螺钉紧固方式，本实施例确保燃料电池电堆20获得更佳电堆密封与电性能所需的受力分布效果；而且通过本实施例的连杆式紧固方案可以确保在扎带单元11宽度、紧固件14的规格、数量以及紧固位置均获得更多的能动性和灵活性，电堆组装、电堆生命周期中也可以获得更多的调节、重组的能动性和灵活性。具体包括：在连杆12，13允许的形变范围内，可以通过增加紧固件14的数量来增加紧固束缚力，而且紧固件14的紧固位置可以根据燃料电池电堆10内的压力分布需求而进行灵活设计选择，同时扎带单元11的宽度不会受到紧固件14的限制，在材料和形状上均可以自由灵活选用；在电堆组装、电堆生命周期中，由于各种原因(如螺丝滑丝、电堆震动，摔落等)导致的电堆压力变化都可以通过调节螺栓来调整。

实施例2：本实施例2的其余技术方案同实施例1，区别在于，请参见图3和图4所示，在本实施例2中，在燃料电池电堆20外周绕设有6个呈相邻平行间隔分布的扎带单元21，其中，每2个呈相邻平行间隔分布的扎带单元21形成单个连杆安装紧固组，一共形成3个连杆安装紧固组，其中，第一连杆22、第二连杆23、第三连杆25和第四连杆26均包括三个分段连杆单元，各分段连杆单元之间均通过紧固件24进行紧固安装连接；

其中，单个连杆安装紧固组中的每个扎带单元21的第一端部21a和第二端部21b分别与其对应且呈平行分隔排布的分段连杆单元进行限位安装连接，同时其第三端部21c和第四端部21d分别与其对应且呈平行分隔排布的分段连杆单元进行限位安装连接；采用分段式连杆紧固结构可以缩短各连杆22，23，25，26的加工长度，简化安装紧固过程，并且整体获得电堆压力的均匀性要好于现有技术中采用独立扎带的螺钉紧固方式。

实施例3：本实施例3的其余技术方案同实施例1或实施例2，区别在于，请参见图5所示，本实施例3提出了一种燃料电池电堆30的端板30a，位于燃料电池电堆两端，端板30a外周设有与扎带单元32(可参见图6、图7和图8)滑动限位配合的扎带凹槽31，避免扎带单元32相对燃料电池电堆30在其轴向上窜动；优选地，在本实施方式中，扎带凹槽31的槽深范围为0.01-5mm；扎带凹槽31的槽宽范围为0.1-20mm，扎带凹槽31的实际尺寸规格根据与其对应配合的扎带单元进行具体设定。

实施例4：本实施例4的其余技术方案同实施例1或实施例2，区别在于，请参见图6和图7所示，本实施例4提出了一种燃料电池，包括燃料电池电堆30，采用实施例3中的端板30a，采用的紧固结构(即为紧固装置)包括绕设在燃料电池电堆30外周的2个或更多个扎带单元32，至少4根连杆33、34、36和37，以及紧固件35；扎带单元32滑动限位安装在扎带凹槽31内，且至少包括两对呈相邻间隔分布的端部：具体为：位于燃料电池电堆30一侧的第一端部32a和第二端部32b，以及位于燃料电池电堆30另一侧的第三端部32c和第四端部32d；其中，第一端部32a和第二端部32b分别与呈平行分隔排布的第一连杆33和第二连杆34限位安装连接、第三端部32c和第四端部32d分别与呈平行分隔排布的第三连杆36和第四连杆37限位安装连接；同时第一连杆33和第二连杆34之间、第三连杆36和第四连杆37之间通过紧固件35进行紧固安装连接，实现对燃料电池电堆30的紧固；

优选地，请进一步参见图8所示，在本实施方式中，扎带单元32在燃料电池电堆30外周呈交叉状分布，具体优选地，在本实施方式中，每个扎带单元32包括呈分段状的第一分段扎带单元321和第二分段扎带单元322，且每个分段扎带单元321，322具体可以分别采用连续状的细丝或细线，宽度范围可为0.05-10mm，也可以采用其他宽度范围，本实施例对此不做特别限定；优选地，在本实施方式中，通过焊接或打结或其他方式在每个分段扎带单元端部形成与其对应的连杆进行限位安装连接的限位扣(图未示出)；在具体实施时，各第一分段扎带单元321通过弯折处理形成多组第一端部32a和第三端部32c，同时各第二分段扎带单元322通过弯折处理形成多组第二端部32b和第四端部32d，第二端部32b和与其相邻的第一端部32a分别呈对应间隔分布，第四端部32d和与其相邻的第三端部32c分别呈对应间隔分布；各扎带单元32的第一端部32a和第二端部32b与其对应的连杆33，34进行限位安装连接，同时各扎带单元32的第三端部32c和第四端部32d与其对应的连杆36，37进行限位安装连接；

具体地，在本实施例4中，燃料电池电堆30包括其外周设有第一扎带凹槽31的第一端板30a和其外周设有第二扎带凹槽31的第二端板30a；其中，各第一分段扎带单元321均限位安装在第一扎带凹槽31内，且通过弯折处理形成分别位于燃料电池电堆30两侧的6个呈间隔分布的第一端部32a和6个呈间隔分布的第三端部32c；各第二分段扎带单元322均限位安装在第二扎带凹槽31内，且通过弯折处理形成分别位于燃料电池电堆30两侧的6个呈间隔分布的第二端部32b和6个呈间隔分布的第四端部32d；每个第一端部32a与其对应的第二端部32b呈相邻间隔分布，第一端部32a和第二端部32b分别与呈平行分隔排布的第一连杆33和第二连杆34限位安装连接；每个第三端部32a与其对应的第四端部32d呈相邻间隔分布，第三端部32a和第四端部32d分别与呈平行分隔排布的第三连杆36和第四连杆37限位安装连接，第三连杆36和第四连杆37通过紧固件35进行紧固安装连接。

本实施例3和4还提出了在燃料电池电堆30的端板30a上设置与扎带单元32可滑动限位安装配合的扎带凹槽31，扎带单元32不仅可以通过在扎带凹槽31内进行滑动来调节端部位置，适合具有不同端板30a间距的燃料电池电堆30，也避免扎带单元32在燃料电池电堆30外周进行轴向窜动，同时利于紧固效果以及普适性，使得燃料电池电堆30的紧固结构整体可以得到非常优异的压力分布，这有利于电堆内部单电池之间的电接触性能以及密封性能；本实施例还进一步提出了采用呈交叉状分布的扎带单元32，扎带单元32通过弯折处理来形成若干与连杆进行限位安装配合的端部，可以有效降低扎带单元32的数量以及所需的扎带宽度。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种燃料电池电堆的紧固方法，所述燃料电池电堆包括堆叠为一体的1个或多个单电池，其特征在于，所述紧固方法包括：在燃料电池电堆外周绕设至少2个扎带单元，每个扎带单元至少包括位于一侧且呈相邻间隔分布的第一端部和第二端部，以及位于另一侧且呈相邻间隔分布的第三端部和第四端部；各扎带单元的第一端部和第二端部分别与呈平行分隔排布的第一连杆和第二连杆限位安装连接，且其第三端部和第四端部分别与呈平行分隔排布的第三连杆和第四连杆限位安装连接；同时第一连杆和第二连杆之间以及第三连杆和第四连杆之间分别通过紧固件进行紧固安装连接；向第一连杆和第二连杆施加相向的紧固力，将紧固力传递给所述扎带单元，直至电堆达到工作压力，实现对燃料电池电堆的紧固。

2.根据权利要求1所述的紧固方法，其特征在于，在绕设扎带单元前，预先向所述燃料电池电堆施加压力并保压。

3.根据权利要求2所述的紧固方法，其特征在于，通过压力机对所述燃料电池电堆的端板施加压力。

4.一种燃料电池电堆的紧固装置，所述燃料电池电堆包括堆叠为一体的1个或多个单电池，其特征在于，所述紧固装置包括绕设在燃料电池电堆外周的至少2个扎带单元，每个扎带单元至少包括位于一侧且呈相邻间隔分布的第一端部和第二端部，以及位于另一侧且呈相邻间隔分布的第三端部和第四端部；各扎带单元的第一端部和第二端部分别与呈平行分隔排布的第一连杆和第二连杆限位安装连接，且其第三端部和第四端部分别与呈平行分隔排布的第三连杆和第四连杆限位安装连接；同时第一连杆和第二连杆之间以及第三连杆和第四连杆之间分别通过紧固件进行紧固安装连接，实现对燃料电池电堆的紧固。

5.根据权利要求4所述的紧固装置，其特征在于，所述紧固件与所述扎带单元的端部呈错位分布。

6.根据权利要求4所述的紧固装置，其特征在于，所述扎带单元呈分段状，包括金属带和/或编制金属带和/纤维带和/弹性带。

7.根据权利要求4所述的紧固装置，其特征在于，所述燃料电池电堆外周绕设有多个扎带单元，各扎带单元在所述燃料电池电堆外周呈平行间隔分布，且所述扎带单元的端部分别设有与其对应的连杆进行限位安装连接的限位扣。

8.根据权利要求4所述的紧固装置，其特征在于，在燃料电池电堆外周绕包括1个或多个连杆安装紧固组，其中，各连杆安装紧固组设有至少2个呈相邻平行间隔分布的扎带单元，同时各连杆安装紧固组的连杆采用分段连杆单元。

9.根据权利要求4所述的紧固装置，其特征在于，所述扎带单元在所述燃料电池电堆外周呈交叉状分布，各扎带单元通过弯折处理形成呈相邻间隔分布的第一端部和第二端部以及呈相邻间隔分布的第三端部和第四端部，每个端部与其对应的连杆进行限位安装连接。

10.一种燃料电池，包括燃料电池电堆，其特征在于，所述燃料电池电堆采用如权利要求1-3之一所述的紧固方法进行紧固或采用如权利要求4-9之一所述的紧固装置进行紧固；其中，所述单电池包括阳极板、膜电极和阴极板，所述阳极板或阴极板采用硅极板或石墨极板或金属极板或陶瓷极板或复合材料极板。

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