CN113611893A - 一种窄流道超薄金属复合双极板 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种窄流道超薄金属复合双极板，涉及双极板的领域，双极板包括用于与氢气连通的阳极板、间隔设置在阳极板一侧用于与氧气连通的阴极板、两个设置在阳极板与阴极板之间的膜电极、抵接在两个膜电极之间的质子交换膜、多个设置在阳极板和阴极板之间用于将两者连接的连接机构，所述阴极板和阳极板相互靠近的一侧开设有多个流道；所述连接机构包括设置在阴极板和阳极板之间的插接杆、设置在插接杆与阴极板之间用于将插接杆固定在阴极板上的卡接组件、设置在插接杆与阳极板之间用于将阴极板和阳极板压紧固定的压紧组件；所述阴极板和阳极扳均开设有安装孔，所述插接杆位于安装孔内。本申请具有便于双极板的固定和拆卸的效果。

Description

一种窄流道超薄金属复合双极板

技术领域

本申请涉及双极板的领域，尤其是涉及一种窄流道超薄金属复合双极板。

背景技术

目前双极板又称集流板，是燃料电池重要部件之一，其具有分隔燃料与氧化剂、电导率高的特点；双极板材料大致可分为三种：炭质材料、金属材料以及金属与炭质的复合材料。

目前，双极板包括阳极板、阴极板以及开设在两个极板上的流道，阳极板用于连通空气中的氧气，阴极用于连通氢气，双极板用于防止电池气室中的氢气与氧气串通，并在串联的阴阳两极之间建立电流通路，氢气和氧气被均匀分配到电极的反应层进行电极反应后，产物为水，环保无污染，在保持一定机械强度和良好阻气作用的前提下，双极板厚度应尽可能地薄，以减少对电流和热的传导阻力，但是，阴极板与阳极板通常采用焊接的方式连接，需要焊工的技术较高，若需要对双极板进行检修和维护时，难以使阴极板和阳极板分离，从而对检修造成一定困扰。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在有双极板中阴极板和阳极板不便拆装的缺陷。

发明内容

为了便于阴极板和阳极板的快速固定和拆卸，本申请提供一种窄流道超薄金属复合双极板。

本申请提供的一种窄流道超薄金属复合双极板，采用如下的技术方案：

一种窄流道超薄金属复合双极板，包括用于与氢气连通的阳极板、间隔设置在阳极板一侧用于与氧气连通的阴极板、两个设置在阳极板与阴极板之间的膜电极、抵接在两个膜电极之间的质子交换膜、多个设置在阳极板和阴极板之间用于将两者连接的连接机构，所述阴极板和阳极板相互靠近的一侧开设有多个流道，其中一个所述膜电极与阳极板抵接、另一个膜电极与阴极板抵接；

所述连接机构包括设置在阴极板和阳极板之间的插接杆、设置在插接杆与阴极板之间用于将插接杆固定在阴极板上的卡接组件、设置在插接杆与阳极板之间用于将阴极板和阳极板压紧固定的压紧组件；所述阴极板和阳极扳均开设有安装孔，所述插接杆位于安装孔内。

通过采用上述技术方案，工作人员通过连接机构将阴极板与阳极板进行连接时，首先将膜电极、质子交换膜放置在阴极板和阳极板之间，接着将插接杆插入安装孔内，随后通过卡接组件将插接杆与阴极板连接，接着通过压紧组件使阴极板与阳极板压紧固定，从而即可实现阳极板与阴极板的固定；当工作人员需要将两者拆卸时，首先解除压紧组件的固定状态，接着通过卡接组件解除插接杆与阴极板的固定，随后工作人员将连接机构取下，即可对双极板内部进行检修；通过连接机构较为方便的实现阴极板与阳极板之间的连接，且需要对双极板进行检修和维护时，较为快捷的实现阴极板和阳极板分离，从而方便工作人员对双极板进行检修和维护。

可选的，所述压紧组件包括设置在阳极板上的挡板、设置在挡板与插接杆之间的旋转轴、固设在旋转轴外侧壁上的插接块、固设在旋转轴远离挡板一端的限位板；

所述阳极板上开设有滑移槽，所述挡板位于滑移槽内滑移，所述插接杆呈内部中空的壳体，所述旋转轴与挡板固定连接，所述旋转轴远离挡板一端贯穿插接杆，所述限位板位于插接杆内滑移；所述插接杆上开设有插接槽，所述插接槽与插接杆内部连通，所述插接块可插接至插接槽内；所述限位板与插接杆之间设置有用于使插接块压紧至插接杆内侧壁上的自锁件。

通过采用上述技术方案，工作人员通过压紧组件将阴极板和阳极板压紧固定时，首先向靠近阴极板的一侧按压挡板，使挡板位于滑移槽内滑移，接着挡板带动旋转轴移动，旋转轴带动与其固定连接的插接块移动，使插接块插入插接槽内，随后工作人员转动挡板，挡板带动与其固定连接的旋转轴转动，旋转轴带动插接块转动，插接块带动插接杆转动，插接杆即可控制卡接组件使插接杆与阴极板固定，接着工作人员继续向下按压挡板，当挡板与滑移槽靠近阴极板的一侧抵接后，插接块正好脱离插接槽，随后工作人员转动挡板，使插接块与插接槽错位，同时插接块抵接至插接杆的内侧壁上，即可实现阴极板和阳极板的压紧；且当工作人员松开挡板后，自锁件使插接块压紧至插接杆的内侧壁上，从而即使工作人员误碰转动挡板，挡板也不易带动插接杆转动，从而实现插接杆的自锁，提高阴极板和阳极板之间连接的稳定性；且限位板用于防止旋转轴脱离插接杆。

可选的，所述自锁件为弹簧，所述弹簧的两端分别与限位板和插接杆的内侧壁抵接，且所述弹簧始终处于压缩状态。

通过采用上述技术方案，当旋转轴带动限位板位于插接杆内滑移时，弹簧被压缩，弹性势能增加，当工作人员松开挡板后，弹簧在弹性势能的作用下，带动限位板滑移，限位板带动旋转轴移动，旋转轴即可带动与其固定连接的插接块脱离插接槽。

可选的，所述插接块靠近插接槽的一侧开设有倒角。

通过采用上述技术方案，倒角为插接块插入插接槽内时起导向和定位的作用，方便工作人员将插接块插入插接槽内。

可选的，所述插接块的数量设置为多个，所述插接槽的数量也设置为多个，多个所述插接块与多个插接槽一一对应，所述插接块可插接至对应插接槽内，多个所述插接块沿旋转轴的周向均匀间隔分布。

通过采用上述技术方案，多个均匀间隔设置的插接块，使工作人员仅需转动旋转轴较小角度，使其中一个插接杆插接在插接槽内后，其余插接杆均插接在插接槽内，从而方便工作人员将插接杆插接在插接槽内。

可选的，所述挡板上开设有工具槽。

通过采用上述技术方案，工具槽为工作人员安装和拆卸连接机构时，方便在挡板上的工具槽内插入螺丝刀等其他辅助转动挡板的工具，从而为工作人员转动挡板时提供便捷性。

可选的，所述卡接组件包括固设在插接杆靠近阴极板一端的卡块，所述阴极板上开设有卡接槽，所述卡块可卡接在卡接槽内且可以插接杆为中心转动，所述卡接槽呈弧形设置，且所述卡接槽与安装孔连通，所述卡块可位于安装孔内滑移；所述卡块与卡接槽之间还设置有用于防止卡块脱离卡接槽的防脱部件。

通过采用上述技术方案，工作人员通过卡接组件将插接杆与阴极板连接时，首先将插接杆和卡块插入安装孔内，当卡块进入卡接槽内时，工作人员通过压紧组件带动插接杆转动，插接杆带动卡块转动，使卡块与安装孔错位，从而使卡块不能脱离卡接槽，即可实现插接杆与阴极板的连接；且防脱部件使卡块不易脱离卡接槽，提高了连接机构的连接稳定性。

可选的，所述防脱部件包括固设在卡接槽内的支撑磁铁、固设在卡块上的吸附磁铁；所述支撑磁铁与吸附磁铁可相互吸附。

通过采用上述技术方案，工作人员转动插接杆，插接杆即可带动卡块转动，卡块带动吸附磁铁转动，使吸附磁铁与支撑磁铁吸附后，卡块不易受震动等因素脱离卡接槽，进而提高了连接机构的稳定性。

可选的，所述插接杆与卡块一体成型。

通过采用上述技术方案，一体成型设置连接牢固、强度高、使用稳定，从而使插接杆与卡块连接更牢固，进而提高了两者之间的连接稳定性。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过连接机构较为方便的实现阴极板与阳极板之间的连接，且需要对双极板进行检修和维护时，较为快捷的实现阴极板和阳极板分离，从而方便工作人员对双极板进行检修和维护；

2.当工作人员松开挡板后，自锁件使插接块压紧至插接杆的内侧壁上，从而即使工作人员误碰转动挡板，挡板也不易带动插接杆转动，从而实现插接杆的自锁，提高阴极板和阳极板之间连接的稳定性；且限位板用于防止旋转轴脱离插接杆；

3.工作人员转动插接杆，插接杆即可带动卡块转动，卡块带动吸附磁铁转动，使吸附磁铁与支撑磁铁吸附后，卡块不易受震动等因素脱离卡接槽，进而提高了连接机构的稳定性。

附图说明

图1是本申请实施例中双极板的结构示意图；

图2是表示双极板的爆炸结构示意图；

图3是表示连接机构内部结构的局部剖视图；

图4是表示压紧组件的局部剖视图；

图5是表示连接机构的局部剖视图；

图6是表示图5中A部分的局部放大示意图。

附图标记说明：1、阳极板；11、滑移槽；2、阴极板；21、卡接槽；3、流道；4、膜电极；5、质子交换膜；6、连接机构；61、插接杆；611、插接槽；62、卡接组件；621、卡块；622、防脱部件；6221、支撑磁铁；6222、吸附磁铁；63、压紧组件；631、挡板；6311、工具槽；632、旋转轴；633、插接块；6331、倒角；634、限位板；635、弹簧；7、安装孔。

具体实施方式

以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种窄流道3超薄金属复合双极板。参照图1和图2，双极板包括用于与氢气连通的阳极板1，阳极板1一侧设置有阴极板2，阴极板2与氧气连通，且阴极板2与阳极板1间隔设置；阴极板2和阳极板1上均开设有多个流道3。阳极板1与阴极板2之间设置有膜电极4，其中一个膜电极4与阳极板1抵接、另一个膜电极4与阴极板2抵接；且两个膜电极4之间抵接有质子交换膜5。阳极板1和阴极板2之间设置有多个连接机构6，连接机构6用于将阴极板2与阳极板1连接，多个连接机构6沿阴极板2或阳极板1的周向均匀间隔分布。

参照2和图3，连接机构6包括设置在阴极板2和阳极板1之间的插接杆61，阴极板2和阳极扳均开设有安装孔7，插接杆61同时抵接至两个安装孔7内。插接杆61与阴极板2之间设置有卡接组件62，卡接组件62用于将插接杆61固定在阴极板2上；插接杆61与阳极板1之间设置有压紧组件63，压紧组件63用于将阴极板2和阳极板1压紧固定。

工作人员通过连接机构6将阴极板2与阳极板1进行连接时，首先将膜电极4、质子交换膜5放置在阴极板2和阳极板1之间，接着将插接杆61插入安装孔7内，随后通过卡接组件62将插接杆61与阴极板2连接，接着通过压紧组件63使阴极板2与阳极板1压紧固定，从而即可实现阳极板1与阴极板2的固定；当工作人员需要将两者拆卸时，首先解除压紧组件63的固定状态，接着通过卡接组件62解除插接杆61与阴极板2的固定，随后工作人员将连接机构6取下，使阴极板2和阳极板1分离，即可对双极板内部进行检修。

参照图3和图4，卡接组件62包括设置在插接杆61靠近阴极板2一端的卡块621，插接杆61与卡块621一体成型，阴极板2上开设有卡接槽21，卡接槽21呈弧形设置，卡块621可卡接在卡接槽21内，且卡块621可以沿着插接杆61的轴线为中心转动，卡接槽21与安装孔7连通，卡块621可位于安装孔7内滑移。

参照图3和图4，卡块621与卡接槽21之间还设置有防脱部件622，防脱部件622用于使卡块621不易脱离卡接槽21，提高连接机构6的连接稳定性；防脱部件622包括固设在卡接槽21内的支撑磁铁6221，卡块621上固设有吸附磁铁6222，支撑磁铁6221与吸附磁铁6222可相互吸附。

工作人员通过卡接组件62将插接杆61与阴极板2连接时，首先将插接杆61和卡块621插入安装孔7内，当卡块621进入卡接槽21内时，工作人员通过压紧组件63带动插接杆61转动，插接杆61带动卡块621转动，使卡块621与安装孔7错位，且卡块621带动吸附磁铁6222转动，使吸附磁铁6222与支撑磁铁6221吸附，从而使卡块621不易受震动等因素脱离卡接槽21，进而实现插接杆61与阴极板2的连接。

参照图5和图6，压紧组件63包括设置在阳极板1上的挡板631，挡板631呈圆形板，阳极板1上开设有滑移槽11，挡板631位于滑移槽11内且能够滑移；挡板631上开设有工具槽6311，工具槽6311用于为工作人员安装和拆卸连接机构6时，方便在挡板631上的工具槽6311内插入螺丝刀等其他辅助转动挡板631的工具，从而方便工作人员转动挡板631。挡板631与插接杆61之间设置有旋转轴632，旋转轴632与挡板631固定连接，且插接杆61呈内部中空的壳体，旋转轴632远离挡板631一端贯穿插接杆61。

参照图5和图6，旋转轴632外侧壁上固设有多个插接块633，多个插接块633沿旋转轴632的周向均匀间隔分布；插接杆61靠近挡板631的一端端面开设有多个插接槽611，多个插接块633与多个插接槽611一一对应，插接块633可插接至对应插接槽611内，多个均匀间隔设置的插接块633用于使工作人员仅需转动旋转轴632较小角度，即可使插接杆61插接在对应的插接槽611内。插接块633靠近插接槽611的一侧开设有倒角6331，倒角6331用于为插接块633插入插接槽611内时起导向和定位的作用，方便工作人员将插接块633插入插接槽611内。

参照图3和图5，旋转轴632远离挡板631一端固设有限位板634，限位板634位于插接杆61内滑移，限位板634与插接杆61之间设置有自锁件，自锁件用于将插接块633压紧至插接杆61的内侧壁上,提高压紧组件63的稳定性，自锁件为弹簧635，弹簧635的两端分别与限位板634和插接杆61的内侧壁抵接，且弹簧635始终处于压缩状态。

工作人员通过压紧组件63将阴极板2和阳极板1压紧固定时，首先向靠近阴极板2的一侧按压挡板631，使挡板631位于滑移槽11内滑移，接着挡板631带动旋转轴632移动，旋转轴632带动与其固定连接的插接块633移动，使插接块633插入插接槽611内，随后工作人员转动挡板631，挡板631带动与其固定连接的旋转轴632转动，旋转轴632带动插接块633转动，插接块633带动插接杆61转动，插接杆61即可控制卡接组件62使插接杆61与阴极板2固定，接着工作人员继续向下按压挡板631，当挡板631与滑移槽11靠近阴极板2的一侧抵接后，插接块633正好脱离插接槽611，随后工作人员转动挡板631，使插接块633与插接槽611错位，同时插接块633抵接至插接杆61的内侧壁上，即可实现阴极板2和阳极板1的压紧；当工作人员松开挡板631后，弹簧635在弹性势能的作用下使插接块633压紧至插接杆61的内侧壁上，从而即使工作人员误碰转动挡板631，挡板631也不易带动插接杆61转动，从而实现插接杆61的自锁，提高阴极板2和阳极板1之间连接的稳定性。

本申请实施例一种窄流道3超薄金属复合双极板的实施原理为：工作人员通过连接机构6将阴极板2与阳极板1进行连接时，首先将膜电极4、质子交换膜5放置在阴极板2和阳极板1之间，接着将插接杆61插入安装孔7内，随后向靠近阴极板2的一侧按压挡板631，挡板631带动插接块633插入插接槽611内，接着转动挡板631，挡板631带动插接杆61转动，插接杆61带动卡块621转动，使卡块621卡接至卡接槽21内，即可实现插接杆61与阴极板2的固定，接着继续向下按压挡板631，当挡板631与滑移槽11靠近阴极板2的一侧抵接后，插接块633正好脱离插接槽611，随后工作人员转动挡板631，使插接块633与插接槽611错位，同时插接块633抵接至插接杆61的内侧壁上，即可实现阴极板2和阳极板1的压紧；当工作人员需要将两者拆卸时，首先通过压紧组件63带动插接杆61反向转动，接着插接杆61控制卡接组件62解除与阴极板2的固定状态，随后工作人员将连接机构6取下，即可对双极板内部进行检修；通过连接机构6较为方便的实现阴极板2与阳极板1之间的连接，且需要对双极板进行检修和维护时，较为快捷的实现阴极板2和阳极板1分离，从而方便工作人员对双极板进行检修和维护。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种窄流道超薄金属复合双极板，其特征在于：包括用于与氢气连通的阳极板(1)、间隔设置在阳极板(1)一侧用于与氧气连通的阴极板(2)、两个设置在阳极板(1)与阴极板(2)之间的膜电极(4)、抵接在两个膜电极(4)之间的质子交换膜(5)、多个设置在阳极板(1)和阴极板(2)之间用于将两者连接的连接机构(6)，所述阴极板(2)和阳极板(1)相互靠近的一侧开设有多个流道(3)，其中一个所述膜电极(4)与阳极板(1)抵接、另一个膜电极(4)与阴极板(2)抵接；

所述连接机构(6)包括设置在阴极板(2)和阳极板(1)之间的插接杆(61)、设置在插接杆(61)与阴极板(2)之间用于将插接杆(61)固定在阴极板(2)上的卡接组件(62)、设置在插接杆(61)与阳极板(1)之间用于将阴极板(2)和阳极板(1)压紧固定的压紧组件(63)；所述阴极板(2)和阳极扳均开设有安装孔(7)，所述插接杆(61)位于安装孔(7)内。

2.根据权利要求1所述的一种窄流道超薄金属复合双极板，其特征在于：所述压紧组件(63)包括设置在阳极板(1)上的挡板(631)、设置在挡板(631)与插接杆(61)之间的旋转轴(632)、固设在旋转轴(632)外侧壁上的插接块(633)、固设在旋转轴(632)远离挡板(631)一端的限位板(634)；

所述阳极板(1)上开设有滑移槽(11)，所述挡板(631)位于滑移槽(11)内滑移，所述插接杆(61)呈内部中空的壳体，所述旋转轴(632)与挡板(631)固定连接，所述旋转轴(632)远离挡板(631)一端贯穿插接杆(61)，所述限位板(634)位于插接杆(61)内滑移；所述插接杆(61)上开设有插接槽(611)，所述插接槽(611)与插接杆(61)内部连通，所述插接块(633)可插接至插接槽(611)内；所述限位板(634)与插接杆(61)之间设置有用于使插接块(633)压紧至插接杆(61)内侧壁上的自锁件。

3.根据权利要求2所述的一种窄流道超薄金属复合双极板，其特征在于：所述自锁件为弹簧(635)，所述弹簧(635)的两端分别与限位板(634)和插接杆(61)的内侧壁抵接，且所述弹簧(635)始终处于压缩状态。

4.根据权利要求2所述的一种窄流道超薄金属复合双极板，其特征在于：所述插接块(633)靠近插接槽(611)的一侧开设有倒角(6331)。

5.根据权利要求2所述的一种窄流道超薄金属复合双极板，其特征在于：所述插接块(633)的数量设置为多个，所述插接槽(611)的数量也设置为多个，多个所述插接块(633)与多个插接槽(611)一一对应，所述插接块(633)可插接至对应插接槽(611)内，多个所述插接块(633)沿旋转轴(632)的周向均匀间隔分布。

6.根据权利要求2所述的一种窄流道超薄金属复合双极板，其特征在于：所述挡板(631)上开设有工具槽(6311)。

7.根据权利要求1所述的一种窄流道超薄金属复合双极板，其特征在于：所述卡接组件(62)包括固设在插接杆(61)靠近阴极板(2)一端的卡块(621)，所述阴极板(2)上开设有卡接槽(21)，所述卡块(621)可卡接在卡接槽(21)内且可以插接杆(61)为中心转动，所述卡接槽(21)呈弧形设置，且所述卡接槽(21)与安装孔(7)连通，所述卡块(621)可位于安装孔(7)内滑移；所述卡块(621)与卡接槽(21)之间还设置有用于防止卡块(621)脱离卡接槽(21)的防脱部件(622)。

8.根据权利要求7所述的一种窄流道超薄金属复合双极板，其特征在于：所述防脱部件(622)包括固设在卡接槽(21)内的支撑磁铁(6221)、固设在卡块(621)上的吸附磁铁(6222)；所述支撑磁铁(6221)与吸附磁铁(6222)可相互吸附。

9.根据权利要求7所述的一种窄流道超薄金属复合双极板，其特征在于：所述插接杆(61)与卡块(621)一体成型。

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