CN113707928B - 电堆封装模块及燃料电池电堆装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电堆封装模块及燃料电池电堆装置。该电堆封装模块，用于固定燃料电池电堆装置中的燃料电池电堆，包括：第一封装件，具有容置燃料电池电堆的容置腔及与容置腔连通的第一观察口、第二观察口及取出口，第一观察口、第二观察口及取出口两两邻接；第二封装件，可拆卸地连接于第一封装件，且能够覆设于取出口处；第三封装件，可拆卸地连接于第一封装件及第二封装件，且能够覆设于第一观察口及第二观察口处。该电堆封装模块拆装方便，方便检修，密封性好，且对燃料电池电堆的稳固效果好。

Description

电堆封装模块及燃料电池电堆装置

技术领域

本申请涉及燃料电池装配技术领域，特别是涉及一种电堆封装模块及燃料电池电堆装置。

背景技术

燃料电池电堆装置是一种将化学能直接转化成电能的清洁能源技术，具有高能量转换效率、结构简单、低排放、低噪音等优点，常用于车、船等运载工具的动力系统，又可以用作移动式或固定式的发电站。

燃料电池电堆装置，通常是将多片双极板和膜电极通过定位工装逐片进行堆叠，并通过压力机等施压装置将双极板和膜电极压紧至设定的电堆组装力，然后用螺杆或捆扎带或拉板来紧固，撤去定位工装后，得到燃料电池电堆，然后通过设置电堆封装模块封装燃料电池电堆，以完成燃料电池电堆装置的装配。

然而，传统的燃料电池电堆装置在发生问题时，由于拆装不便，导致维修作业难以展开，且进展缓慢。

发明内容

基于此，有必要针对传统的燃料电池电堆装置维修不方便，导致维修效率低的问题，提供一种电堆封装模块及燃料电池电堆装置，能够提高维修便利性。

根据本申请的一个方面，提供一种电堆封装模块，用于固定燃料电池电堆装置中的燃料电池电堆，其特征在于，包括：

第一封装件，具有容置所述燃料电池电堆的容置腔及与所述容置腔连通的第一观察口、第二观察口及取出口，所述第一观察口、所述第二观察口及所述取出口两两邻接；

第二封装件，可拆卸地连接于所述第一封装件，且能够覆设于所述取出口处；

第三封装件，可拆卸地连接于所述第一封装件及所述第二封装件，且能够覆设于所述第一观察口及所述第二观察口处。

在其中一个实施例中，所述第一封装件具有两两邻接的第一对正板、第二对正板和第三对正板，且所述第一对正板配合所述第二对正板形成所述取出口，所述第一对正板配合所述第三对正板形成所述第一观察口，所述第二对正板配合所述第三对正板形成所述第二观察口。

在其中一个实施例中，所述第二封装件具有第四对正板，所述第四对正板能够覆设于所述取出口。

在其中一个实施例中，所述第三封装件具有相连的第五对正板及第六对正板，所述第五对正板能够覆设于所述第一观察口，且所述第六对正板能够覆设于所述第二观察口。

在其中一个实施例中，还包括卡紧元件，所述卡紧元件配接于所述第一封装件的内侧表面上，且沿第一方向与所述取出口相对设置，所述卡紧元件能够沿第一方向将所述燃料电池电堆卡紧于所述容置腔内。

在其中一个实施例中，还包括弹性元件，所述弹性元件连接于所述卡紧元件与所述第一封装件的内侧表面之间，且能够在所述第二封装件覆设于所述取出口时被压缩，以提供使所述燃料电池电堆沿所述第一方向抵接于所述第二封装件的预紧力。

在其中一个实施例中，还包括多个支撑件，所述多个支撑件分别设于所述第一封装件相对所述第一观察口、所述第二观察口的内侧表面以及所述第三封装件朝向所述第一观察口、所述第二观察口的内侧表面，并能够与所述燃料电池电堆相抵，以向所述燃料电池电堆提供支撑力。

在其中一个实施例中，所述第一封装件相对所述取出口的侧壁设有贯穿其的第一孔，用于排出所述容置腔内部的水。

在其中一个实施例中，所述第三封装件朝向所述第二观察口的侧壁设有贯穿其的第二孔，所述第二孔能够配合所述第一孔用于所述容置腔内部通风。

根据本申请的另一方面，还提供一种燃料电池电堆装置，包括燃料电池电堆及上述的电堆封装模块，所述燃料电池电堆设于所述容置腔。

上述电堆封装模块，第一封装件、第二封装件和第三封装件共同固定燃料电池电堆。当燃料电池电堆出现异常需要检查时，先拆下第三封装件，通过第一观察口和第二观察口暴露容置腔内部燃料电池电堆情况。进一步地，继续拆下第二封装件，通过取出口能够取出燃料电池电堆，以方便其维修。更进一步地，在装配电堆封装模块与燃料电池电堆或在燃料电池电堆维修完毕后，从取出口放入燃料电池电堆，然后覆设第二封装件，并与第一封装件共同卡紧燃料电池电堆。最后，从第一观察口和第二观察口确认卡紧情况，并覆设第三封装件，形成密封容置腔。

附图说明

图1为本申请一实施例中的燃料电池电堆装置的结构示意图；

图2为图1所示的燃料电池电堆装置的另一视角的结构示意图；

图3为图1所示的燃料电池电堆装置的另一视角的结构示意图。

100、燃料电池电堆装置；10、电堆封装模块；11、第一封装件；111、第一对正板；112、第二对正板；113、第三对正板；12、第二封装件；121、第四对正板；13、第三封装件；131、第五对正板；132、第六对正板；14、支撑件；15、卡紧元件；16、弹性元件；171、第一孔；172、第二孔；20、燃料电池电堆。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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申请和简化描述，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申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

下面将结合附图对本申请的电堆封装模块及燃料电池电堆装置进行说明。

图1为本申请一实施例中的燃料电池电堆装置的结构示意图；图2为图1所示的燃料电池电堆装置的另一视角的结构示意图；图3为图1所示的燃料电池电堆装置的另一视角的结构示意图。为便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的结构。

本申请至少一实施例公开的电堆封装模块10，包括第一封装件11、第二封装件12和第三封装件13，三者相互配合用于容置并固定燃料电池电堆20。

在一些实施例中，第一封装件11具有容置燃料电池电堆20的容置腔及与容置腔连通的第一观察口、第二观察口及取出口，第一观察口、第二观察口及取出口两两邻接。

进一步地，第二封装件12可拆卸地连接于第一封装件11，且能够覆设于取出口处。

更进一步地，第三封装件13可拆卸地连接于第一封装件11及第二封装件12，且能够覆设于第一观察口及第二观察口处。

具体到实际运用中，当燃料电池电堆20出现异常需要检查时，先拆下第三封装件13，通过第一观察口和第二观察口暴露容置腔内部燃料电池电堆20情况。进一步地，可继续拆下第二封装件12，通过取出口取出燃料电池电堆20，以方便其维修。更进一步地，在装配电堆封装模块10与燃料电池电堆20或在燃料电池电堆20维修完毕后，从取出口放入燃料电池电堆20，然后覆设第二封装件12，并与第一封装件11共同卡紧燃料电池电堆20。最后，从第一观察口和第二观察口确认卡紧情况，并覆设第三封装件13，形成密封容置腔。如此，在不需要对燃料电池电堆装置100进行完全拆解的情况下，就能够对电堆封装模块10腔体内的燃料电池电堆20进行检修，提高了燃料电池电堆装置100的检修便利性，进而提高了燃料电池电堆装置100的检修效率。

在一些实施例中，第一封装件11具有两两邻接的第一对正板111、第二对正板112和第三对正板113，且第一对正板111配合第二对正板112形成取出口，第一对正板111配合第三对正板113形成第一观察口，第二对正板112配合第三对正板113形成第二观察口。如此，使电堆封装模块10结构简单。

进一步地，第二封装件12具有第四对正板121，第四对正板121能够覆设于取出口。具体到实际运用中，需要维修燃料电池电堆20时，从第一封装件11上拆下第四对正板121，即可取出容置腔内的燃料电池电堆20；在组装燃料电池电堆装置100或燃料电池电堆20维修完毕后，将第四对正板121覆设在取出口，以卡紧燃料电池电堆20，减少其受到的振动冲击。

更进一步地，第三封装件13具有相连的第五对正板131及第六对正板132，第五对正板131能够覆设于第一观察口，且第六对正板132能够覆设于第二观察口。需要维修燃料电池电堆20时，从第一封装件11上拆下第五对正板131和第六对正板132，通过第一观察口、第二观察口暴露容置腔内的燃料电池电堆20情况，并可对燃料电池电堆20破损部分展开维修；组装燃料电池电堆装置100或燃料电池电堆20维修完毕后，将相连的第五对正板131、第六对正板132对应覆设在第一观察口和第二观察口，以密封容置腔，防止燃料电池电堆20受到外部环境的侵蚀。

在一些实施例中，还包括设置在第一封装件11、第二封装件12及第三封装件13相互配接处的密封凹槽和密封凸块，该密封凹槽能够与密封凸块相配合，使第一封装件11、第二封装件12及第三封装件13的相互配接处密封。如此，能够防止外部灰尘或水进入腔体内侵蚀燃料电池电堆20。

进一步地，在密封凹槽和密封凸块的配合处还涂覆一层密封胶，以进一步地提高密封性，防止外部水分和灰尘进入腔体内部。

在一些实施例中，第一封装件11可以由绝缘材料制成，第二封装件12也可以由绝缘材料制成，第三封装件13也可以由绝缘材料制成，以防止其导电。在其他实施例中，第一封装件11、第二封装件12和第三封装件13均可以由绝缘材料制成。具体到实际运用中，将第一封装件11、第二封装件12和第三封装件13设置为绝缘件，可以减少绝缘板的使用。如此，既能够缩小燃料电池电堆装置100的体积，也能降低制造成本。

在一些实施例中，还包括设于第一对正面上且能够连通于腔体内部和外部的气液交换口，用于燃料电池电堆20的气液交换。

在一些实施例中，第一封装件11相对取出口的侧壁设有贯穿其的第一孔171，用于排出容置腔内部的水。如此，能够有效防止容置腔内部积水，导致燃料电池电堆20受损。

进一步地，第三封装件13朝向第二观察口的侧壁设有贯穿其的第二孔172，第二孔172能够配合第一孔171用于容置腔内部通风。具体到实际运用中，第一孔171能够用于进气，第二孔172能够用于排气，腔体内部的空气流动性加强，从而能够有效防止密度较小的氢气聚集，并可以排出。

在一些实施例中，该电堆封装模块10还包括卡紧元件15，卡紧元件15配接于第一封装件11的内侧表面上，且沿第一方向与取出口相对设置，卡紧元件15能够沿第一方向将燃料电池电堆20卡紧于容置腔内。具体到一些实施例中，卡紧元件15可以为多个浮动板，多个浮动板均匀间隔地设置在第一封装件11的内侧表面上，且沿第一方向与取出口相对设置，第一方向可以为燃料电池电堆20的宽度方向。具体到实际运用中，当第二封装件12覆设在取出口时，卡紧元件15能够抵接到燃料电池电堆20远离第二封装件12的一侧，以配合第二封装件12沿第一方向将燃料电池电堆20卡紧于容置腔。

进一步地，该电堆封装模块10还包括弹性元件16，弹性元件16连接于卡紧元件15与第一封装件11的内侧表面之间，且能够在第二封装件12覆设于取出口时被压缩，以提供使燃料电池电堆20沿第一方向抵接于第二封装件12的预紧力。具体到一些实施例中，弹性元件16可以是弹簧，其相对的两端分别连接于卡紧元件15和第一封装件11的内侧表面。具体到实际运用中，当第二封装件12覆设在取出口时，燃料电池电堆20抵接卡紧元件15，卡紧元件15迫使弹性元件16压缩并产生弹性变形，该弹性变形提供沿第一方向将燃料电池电堆20卡紧于容置腔的预紧力。如此，可有效避免燃料电池电堆20受的振动冲击，影响电堆的性能输出和使用寿命的情况发生。

可以理解，该弹性元件16配合该卡紧元件15还能用于补偿电堆封装模块10与燃料电池电堆20之间的尺寸差异，既能更好的固定燃料电池电堆20，还能降低电堆封装模块10的生产难度及成本。

在一些实施例中，还包括多个支撑件14，多个支撑件14分别设于第一封装件11相对第一观察口、第二观察口的内侧表面以及第三封装件13朝向第一观察口、第二观察口的内侧表面，并能够与燃料电池电堆20相抵，以向燃料电池电堆20提供支撑力。如此，能有效防止燃料电池电堆20在复杂行车工况时出现主体错位、中部塌腰的情况，从而保证了燃料电池电堆20的使用安全性和稳定性。

进一步地，分别位于第一封装件11和第三封装件13上的支撑件14设置为等数目、等间距且对称。如此，支撑件14能够向燃料电池电堆20提供均匀支撑力，从而提高对燃料电池电堆20的支撑稳定性。

更进一步地，第一封装件11和第三封装件13上均具有多个安装槽，且多个安装槽与多个支撑件14的数量及位置一一对应，支撑件14固定于其对应的安装槽上。具体到一些实施例中，支撑件14上具有多个第一安装孔，安装槽上也具有多个第二安装孔，支撑件14和安装槽通过穿过第一安装孔和第二安装孔的螺钉固定连接。

在一些实施例中，支撑件14沿第一方向的外廓可以呈梯形，也可以呈矩形，还可以呈圆形，或其他形状，本申请在此并不作具体限定。

在一些实施例中，支撑件14的材料为绝缘材料，以防止其导电。具体到实际运用中，燃料电池电堆20通过支撑件14与电堆封装模块10相连，由于支撑件14为绝缘支撑件14，因此，能够保证电堆封装模块10在工作情况下的电绝缘性能。具体到一些实施例中，支撑件14的材料可以为强度较高的非金属材料、复合材料等绝缘材料。更具体地，支撑件14的材料可以包括酚醛树脂、聚苯硫醚等。

上述的电堆封装模块10，拆装方便，方便检修，密封性好，且对燃料电池电堆20的稳固效果好。

作为本申请的同一构思，还提供一种燃料电池电堆装置100，包括燃料电池电堆20及上述的电堆封装模块10，燃料电池电堆20设于容置腔内。该燃料电池电堆装置100拆装方便，便于维修，使用稳定性好，且使用寿命长。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电堆封装模块，用于固定燃料电池电堆装置中的燃料电池电堆，其特征在于，包括：

第一封装件，具有容置所述燃料电池电堆的容置腔及与所述容置腔连通的第一观察口、第二观察口及取出口，所述第一观察口、所述第二观察口及所述取出口两两邻接；

第二封装件，可拆卸地连接于所述第一封装件，且能够覆设于所述取出口处；

第三封装件，可拆卸地连接于所述第一封装件及所述第二封装件，且能够覆设于所述第一观察口及所述第二观察口处;

还包括卡紧元件，所述卡紧元件配接于所述第一封装件的内侧表面上，且沿第一方向与所述取出口相对设置，所述卡紧元件能够沿第一方向将所述燃料电池电堆卡紧于所述容置腔内；

还包括弹性元件，所述弹性元件连接于所述卡紧元件与所述第一封装件的内侧表面之间，且能够在所述第二封装件覆设于所述取出口时被压缩，以提供使所述燃料电池电堆沿所述第一方向抵接于所述第二封装件的预紧力；

当燃料电池电堆出现异常需要检查时，先拆下第三封装件，通过第一观察口和第二观察口暴露容置腔内部燃料电池电堆情况；继续拆下第二封装件，通过取出口能够取出燃料电池电堆。

2.根据权利要求1所述的电堆封装模块，其特征在于，所述第一封装件具有两两邻接的第一对正板、第二对正板和第三对正板，且所述第一对正板配合所述第二对正板形成所述取出口，所述第一对正板配合所述第三对正板形成所述第一观察口，所述第二对正板配合所述第三对正板形成所述第二观察口。

3.根据权利要求1或2所述的电堆封装模块，其特征在于，所述第二封装件具有第四对正板，所述第四对正板能够覆设于所述取出口。

4.根据权利要求1或2所述的电堆封装模块，其特征在于，所述第三封装件具有相连的第五对正板及第六对正板，所述第五对正板能够覆设于所述第一观察口，且所述第六对正板能够覆设于所述第二观察口。

5.根据权利要求1所述的电堆封装模块，其特征在于，还包括多个支撑件，所述多个支撑件分别设于所述第一封装件相对所述第一观察口、所述第二观察口的内侧表面以及所述第三封装件朝向所述第一观察口、所述第二观察口的内侧表面，并能够与所述燃料电池电堆相抵，以向所述燃料电池电堆提供支撑力。

6.根据权利要求1所述的电堆封装模块，其特征在于，所述第一封装件相对所述取出口的侧壁设有贯穿其的第一孔，用于排出所述容置腔内部的水。

7.根据权利要求6所述的电堆封装模块，其特征在于，所述第三封装件朝向所述第二观察口的侧壁设有贯穿其的第二孔，所述第二孔能够配合所述第一孔用于所述容置腔内部通风。

8.根据权利要求1或2所述的电堆封装模块，其特征在于，还包括设置在所述第一封装件、所述第二封装件及所述第三封装件相互配接处的密封凹槽和密封凸块，所述密封凹槽能够与所述密封凸块配合，使所述第一封装件、所述第二封装件及所述第三封装件的相互配接处密封。

9.根据权利要求8所述的电堆封装模块，其特征在于，所述密封凹槽和所述密封凸块的配合处还涂覆有密封胶。

10.一种燃料电池电堆装置，其特征在于，包括燃料电池电堆及如权利要求1-9中任一项所述的电堆封装模块，所述燃料电池电堆设于所述容置腔。

Images