CN112615023A - 一种可调式燃料电池电池堆端板 - Google Patents

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Abstract

本发明本发明一种可调式燃料电池电池堆端板，其中，包括：作为空气冷却型燃料电池电池堆的端板或两个及以上单电池的电池堆的上下端板，端板基板长边两侧各带有沉孔设计闭合型的滑槽，短边在滑槽的对应端的上下两个角于滑槽平行位置各有一个圆孔，圆孔最大外径与滑槽宽度相匹配；端板基板背面根据单电池的宽度，加工凹槽，以固定单电池；凹槽位于长边的两侧滑槽之间。本发明可调端板、螺杆以及螺钉在一定压力下进行固装，以达到快速降低电池堆电压下限的目的；而当燃料电池电压偏低，单电池数量较少时，可通过添加相同规格、一定数量的单电池，通过该可调端板、螺杆以及相应尺寸的螺钉在一定压力下进行固装，以达到快速提升电池堆电压上限的目的。

Description

一种可调式燃料电池电池堆端板
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种可调式燃料电池电池堆端板。
背景技术
燃料电池具有功率密度高、能量转换效率高、环境友好等优点，近年来在国家政策鼓励下，在一定范围的军、民用领域得到示范应用推广。而空气冷却型氢燃料电池由于其结构相对简单，体积较小，功率调整相对容易，在便携式军、民多个应用领域受到较大关注。
为获得一定范围的工作电压和较大的输出功率，需要将多个单电池进行串联组装形成燃料电池堆。通常电池堆由端板(包括上、下及左、右四种端板)、集流板9、双极板、膜电极等多个部件组成，其结构决定了功率密度和输出电压的高低。
目前，燃料电池电池堆通常根据实际电压需要，将不同个数的单电池通过带有固定孔位的端板和一定数量、固定尺寸的螺杆进行固装。一旦装配好，由于端板孔位及螺杆尺寸限制，在需要对电堆的单电池数量增、减调整是很困难的，电压调整余地极小。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可调式燃料电池电池堆端板，解决燃料电池电池堆的单电池装配个数不能灵活性调整，电压微调不方便、经济性较差的问题。
本发明一种可调式燃料电池电池堆端板，其中，包括：作为空气冷却型燃料电池电池堆的端板或两个及以上单电池的电池堆的上下端板，端板基板长边两侧各带有沉孔设计闭合型的滑槽，短边在滑槽的对应端的上下两个角于滑槽平行位置各有一个圆孔，圆孔最大外径与滑槽宽度相匹配；端板基板背面根据单电池的宽度，加工凹槽，以固定单电池；凹槽位于长边的两侧滑槽之间。
根据本发明所述可调式燃料电池电池堆端板的一实施例，其中，端板形状为长方形，短边和长边的长度比例为1:1到1:5。
根据本发明所述可调式燃料电池电池堆端板的一实施例，其中，滑槽的宽度为2-20mm,长度为2-200mm。
根据本发明所述可调式燃料电池电池堆端板的一实施例，其中，所述端板正面的滑槽部分带有的沉孔结构的外径与滑槽宽度相匹配，深度不大于端板厚度，要与所选用的固定螺钉相匹配。
根据本发明所述可调式燃料电池电池堆端板的一实施例，其中，所述圆孔根据需要加工成带有螺纹的沉孔或通孔。
根据本发明所述可调式燃料电池电池堆端板的一实施例，其中，所述端板选用轻质材料进行加工，可选用金属材料或非金属材料；
根据本发明所述可调式燃料电池电池堆端板的一实施例，其中，所述端板表面采用符合标准为WJ538-2007对铝合金板采用阳极氧化的电化学处理，着色为黑色。
根据本发明所述可调式燃料电池电池堆端板的一实施例，其中，端板基板长×宽×厚：294mm×90mm×6mm，滑槽总长度为18mm，宽度为8mm，滑槽下沉部分：长度为14.5mm，宽度为4.5mm，下沉深度为2.5mm。
根据本发明所述可调式燃料电池电池堆端板的一实施例，其中，所述端板若采用金属材料，其表面进行电化学镀层保护处理。
根据本发明所述可调式燃料电池电池堆端板的一实施例，其中，当燃料电池电池堆电压偏高，通过端板、螺杆以及螺钉在一定压力下进行固装，以降低电池堆电压下限；而当燃料电池电压偏低，单电池数量较少时，通过端板、螺杆以及相应尺寸的螺钉在一定压力下进行固装，以提升电池堆电压上限。
本发明所述的一种可调式燃料电池电池堆端板，当燃料电池电池堆电压偏高，即单电池数量多时，将其中相同规格、多余的单电池抽掉，以减少电池堆的尺寸和电压,通过本发明的可调端板、螺杆以及螺钉在一定压力下进行固装，以达到快速降低电池堆电压下限的目的；而当燃料电池电压偏低，单电池数量较少时，可通过添加相同规格、一定数量的单电池，通过该可调端板、螺杆以及相应尺寸的螺钉在一定压力下进行固装，以达到快速提升电池堆电压上限的目的。
附图说明
图1为端板正面俯视三维结构立体示意图；
图2为端板背面俯视三维结构立体示意图；
图3为端板背面正视三维结构立体示意图；
图4为金属端板正视平面结构图和截面图；
图5为金属端板电堆装配正视平面结构示意图；
图6为非金属端板正视平面结构图和截面图；
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
如图1至图3所示，本发明一种可调式燃料电池电池堆端板作为空气冷却型燃料电池电池堆的端板或两个及以上单电池的电池堆的上下端板，端板基板4长边两侧各带有沉孔设计闭合型的滑槽1，短边在滑槽的对应端的上下两个角于滑槽平行位置各有一个圆孔2，圆孔2最大外径与滑槽宽度相匹配；端板基板4背面根据单电池的宽度，加工凹槽3，以固定单电池；凹槽位于长边的两侧滑槽1之间。
所述的端板，可作为空气冷却型燃料电池电池堆的端板。
所述的端板，可作为两个及以上单电池的电池堆的上、下端板。
所述的端板，是一种长方形端板，短边和长边的长度比例为1:1到1:5。
所述的端板，短边尺寸为20-200mm,长边尺寸为20-500mm，其厚度尺寸为3-100mm。
所述的端板，其长边两侧各带有沉孔设计闭合型的滑槽1。
所述的端板，其滑槽1的宽度为2-20mm,长度为2-200mm。
所述的端板，其滑槽1中心线距离长边边缘距离，及滑槽1近端倒圆切线距离短边的距离可根据实际需要调整。
所述的端板，其正面的滑槽1部分带有的沉孔，沉孔的外径与滑槽1宽度相匹配，深度不大于端板厚度，要与所选用的固定螺钉相匹配。
所述的端板，其背面的滑槽1部分与端板的整体平面平行。
所述的端板，其短边在滑槽1的对应端的上下两个角于滑槽1平行位置各有一个圆孔2，其最大外径与滑槽1宽度相匹配。
所述的圆孔2，可根据需要加工成带有螺纹的沉孔或通孔，孔径根据左右端板6厚度确定，一般为2-10mm。
所述的端板，其背面根据单电池的宽度，加工有0.5-2mm深度的凹形槽，可以有效固定单电池，防止其自由偏移或旋转。
所述的端板材料特征为：
所述的端板，选用轻质材料进行加工，可选用金属材料，也可选用非金属材料。
所述的金属材料，包括但不局限于不锈钢板材、带材，45#钢板材、带材，铝及铝合金板材、带材。
所述的金属材料，允许使用同标准、同牌号的材料或同标准、不同牌号的其他材料代替，替代材料满足：1)抗拉强度Rm≥400MPa；2)断后伸长率A/50mm≥5％。
所述的非金属材料，包括但不局限于ABS板材、酚醛塑料(电木)或FX501增强模塑料。
所述的端板表面处理特征为：
所述的端板，若采用金属材料，其表面进行电化学镀层保护处理，包括但不局限于阳极氧化、微弧氧化或其他化学镀层处理方法。
所述的表面处理，其着色的颜色，包括但不局限于黑色、黄色或军绿色。
所述的端板，若采用非金属材料，其表面不进行化学镀层处理，可根据需要直接选用黑色、白色、黄色或军绿色等的板材加工。
对于一实施例：
如图4所示的平面结构示意图，为本发明实际设计的一种可调式燃料电池电池堆端板，该端板为异型件，包括滑槽1、用于定位的圆孔2、凹槽3及端板基板4。
所述的端板选用金属材料，具体为牌号为2A12-T4，厚度为6±0.32的铝合金板通过机械加工而成。基板4外形尺度：长(L)×宽(W)×厚(H)：294mm×90mm×6mm。滑槽1总长度为18mm，宽度为8mm。下沉部分：长度为14.5mm，宽度为4.5mm，下沉深度为2.5mm。滑槽1中心线的距离长边边缘距离及滑槽1近端倒圆切线距离短边的距离详见图4所示。端板短边两个角的圆孔2外圈直径为
Figure BDA0002841355690000051
沉孔部分内圈为
Figure BDA0002841355690000052
下沉深度为2.5mm。端板背面的凹槽3的宽度为57mm，深度为2mm。
表面处理：采用符合标准为WJ538-2007对铝合金板采用阳极氧化的电化学处理，着色为黑色。具体表达为：Al/Et·A(S)·Cl(BK)，WJ538-2007。
如图5所示，为采用本发明的金属可调端板5的实施装配示意图，包含上、下端板5及右端板6、左端板7四种端板、集流板8、紧固杆8等多个部件。
对于另一实施例：
如图6所示的平面结构示意图，为本发明实际设计的一种可调式燃料电池电池堆端板，该端板为异型件，包括滑槽1、用于定位的圆孔2、凹槽3及端板基板4。
所述的端板选用非金属材料，具体为通用级-挤出级、厚度为5mm、黑色的ABS板，通过机械加工而成。基板4外形尺度：长(L)×宽(W)×厚(H)：207mm×90mm×5mm。滑槽1总长度为15mm，宽度为8mm。下沉部分：长度为151.5mm，宽度为4.5mm，下沉深度为2.5mm。滑槽1中心线的距离长边边缘距离及滑槽1近端倒圆切线距离短边的距离详见图5所示。端板短边两个角的圆孔2外圈直径为
Figure BDA0002841355690000061
沉孔部分内圈为
Figure BDA0002841355690000062
下沉深度为2.5mm。端板背面的凹槽3的宽度为57mm，深度为2mm。
表面处理：选用非金属材料，不做表面处理。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题提供了一种强度高、稳定性好、便于调整电池堆单体电池数量的端板，并将单电池与周围环境进行有效隔离的结构设计。
本发明具有的特点和积极效果：
1)本发明所述的一种可调式燃料电池电池堆端板，当燃料电池电池堆电压偏高，即单电池数量多时，将其中相同规格、多余的单电池抽掉，以减少电池堆的尺寸和电压,通过本发明的可调端板5、螺杆以及螺钉在一定压力下进行固装，以达到快速降低电池堆电压下限的目的；而当燃料电池电压偏低，单电池数量较少时，可通过添加相同规格、一定数量的单电池，通过该可调端板、螺杆以及相应尺寸的螺钉在一定压力下进行固装，以达到快速提升电池堆电压上限的目的。
2)本发明所述的一种可调式燃料电池电池堆端板，作为结构支撑体和防护体，一方面在燃料电池储存和工作过程当中可耐受电池堆产生的弱酸性的环境，另一方面还可耐受外界湿热、低温等的环境，防止单电池与端板基底层以及端板与外界发生化学副反应，提高燃料电池的环境适应性和工作可靠性。
3)本发明所述的一种可调式燃料电池电池堆端板，可选用通用轻质金属材料或非金属材料进行机械加工，便于制造，经济性好；机械强度好、稳定性好，耐力学环境能力强。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种可调式燃料电池电池堆端板，其特征在于，包括：
作为空气冷却型燃料电池电池堆的端板或两个及以上单电池的电池堆的上下端板，端板基板长边两侧各带有沉孔设计闭合型的滑槽，短边在滑槽的对应端的上下两个角于滑槽平行位置各有一个圆孔，圆孔最大外径与滑槽宽度相匹配；
端板基板背面根据单电池的宽度，加工凹槽，以固定单电池；凹槽位于长边的两侧滑槽之间。
2.如权利要求1所述可调式燃料电池电池堆端板，其特征在于，端板形状为长方形，短边和长边的长度比例为1:1到1:5。
3.如权利要求1所述可调式燃料电池电池堆端板，其特征在于，滑槽的宽度为2-20mm,长度为2-200mm。
4.如权利要求1所述可调式燃料电池电池堆端板，其特征在于，所述端板正面的滑槽部分带有的沉孔结构的外径与滑槽宽度相匹配，深度不大于端板厚度，要与所选用的固定螺钉相匹配。
5.如权利要求1所述可调式燃料电池电池堆端板，其特征在于，所述圆孔根据需要加工成带有螺纹的沉孔或通孔。
6.如权利要求1所述可调式燃料电池电池堆端板，其特征在于，所述端板选用轻质材料进行加工，可选用金属材料或非金属材料。
7.如权利要求1所述可调式燃料电池电池堆端板，其特征在于，所述端板表面采用符合标准为WJ538-2007对铝合金板采用阳极氧化的电化学处理，着色为黑色。
8.如权利要求1所述可调式燃料电池电池堆端板，其特征在于，端板基板长×宽×厚：294mm×90mm×6mm，滑槽总长度为118mm，宽度为8mm，滑槽下沉部分：长度为114.5mm，宽度为4.5mm，下沉深度为2.5mm。
9.如权利要求6所述可调式燃料电池电池堆端板，其特征在于，所述端板若采用金属材料，其表面进行电化学镀层保护处理。
10.如权利要求1所述可调式燃料电池电池堆端板，其特征在于，当燃料电池电池堆电压偏高，通过端板、螺杆以及螺钉在一定压力下进行固装，以降低电池堆电压下限；而当燃料电池电压偏低，单电池数量较少时，通过端板、螺杆以及相应尺寸的螺钉在一定压力下进行固装，以提升电池堆电压上限。
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