CN114447392B - 一种氢燃料电池电堆保护系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种氢燃料电池电堆保护系统，包括两个端板以及设置在两个端板之间的多个电池单元，两个所述端板之间设有多个交错分布的第一框架与第二框架，所述电池单元分别固定在第一框架与第二框架的内侧并形成装配体，通过在端板的侧壁上设置加压推进机构，而在装配体的一侧设置转向扩撑机构，可对相邻的两个电池单元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，通过在绝缘板与外侧的端板之间设置斜面板，可起到改变两端的端板之间的距离，提高了电池单元之间封装压力调节的效果。

Description

一种氢燃料电池电堆保护系统
技术领域
本发明属于燃料电池相关技术领域，具体涉及一种氢燃料电池电堆保护系统。
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。
为此，申请号为CN202010925916.3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。
上述文件提出的技术方案仍存在以下问题：封装压力不够均匀，使得燃料电池的电阻、热阻以及传质阻力不佳，进而降低电堆的使用效率、可靠性和适用寿命，电池单元之间封装压力不易调节，使得电堆易出现松散或受压过大发生爆炸的事故。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氢燃料电池电堆保护系统，以解决上述背景技术中提出的封装压力不够均匀与封装压力不易调节的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种氢燃料电池电堆保护系统，包括两个端板以及设置在两个端板之间的多个电池单元，两个所述端板之间设有多个交错分布的第一框架与第二框架，第一框架与第二框架内均固定设置有一个电池单元，第一框架、第二框架、电池单元构成装配体，所述装配体的两侧均设有绝缘板，所述绝缘板与外侧的端板之间设有斜面板，两个所述端板的侧壁上设置有用于将斜面板顶升的加压推进机构，所述装配体的一侧设有用于在加压推进机构驱使下能够通过旋转而增大相邻两个电池单元之间距离的转向扩撑机构。
优选的，两个所述端板的两侧内壁上固定连接有第二限位杆，两个所述端板的内壁上还固定连接有分布在第二限位杆上下两侧的第一限位杆，所述第一限位杆与中间位置的第一框架固定连接，所述第一限位杆与中间位置两侧的第一框架以及绝缘板滑动连接。
优选的，所述第一框架的顶部一侧与底部另一侧均开设有凹槽，所述凹槽的内壁上固定连接有两个滑杆，所述滑杆的外部滑动连接有母铰接座，所述第二框架的顶部一侧与底部另一侧均固定连接有子铰接座，所述第二框架与相邻的第一框架以及两侧的绝缘板均通过母铰接座与子铰接座铰接。
所述绝缘板顶部与底部的外侧面设有两个斜面，所述斜面板的一侧倾斜面与绝缘板的斜面接触，所述斜面板的另一侧非倾斜面与端板接触。
优选的，所述转向扩撑机构包括圆板，所述圆板中转动连接有轴杆，所述轴杆与第二框架固定连接，所述圆板的另一侧与第二限位杆滑动连接，所述圆板的内部开设有腔体，所述腔体中设有扇形活塞，所述扇形活塞固定套设在轴杆的外部，所述圆板的顶部固定连接有第一软管，所述圆板的底部固定连接有第二软管，所述第一软管与第二软管均与腔体相连通。
优选的，所述加压推进机构包括固定架，所述固定架的两端分别与两个端板固定连接，所述固定架上固定嵌设有多个与圆板数量对应的第一活塞筒，所述第一软管的一端与第一活塞筒固定连接，所述固定架的外侧设有推板，所述第一活塞筒的内部滑动连接有第一活塞杆，所述第一活塞杆的一端与推板固定连接。
优选的，所述斜面板的顶端固定连接有连接板，所述连接板的底端两侧均设有第二活塞筒，所述第二活塞筒与端板固定连接，所述第二活塞筒中滑动连接有第二活塞杆，所述第二活塞杆的一端与连接板固定连接，所述第二活塞筒与第二软管固定连接。
优选的，所述腔体、第一软管、第二软管、第一活塞筒与第二活塞筒中均装填有挤压液。
与现有燃料电池电堆技术相比，本发明提供了一种氢燃料电池电堆保护系统，具备以下有益效果：
1、本发明通过在端板的侧壁上设置加压推进机构，而在装配体的一侧设置转向扩撑机构，可对相邻的两个电池单元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；
2、本发明通过在绝缘板与外侧的端板之间设置斜面板，可起到改变两端的端板之间的距离，配合绝缘板以及多个第一框架和第二框架进行工作，提高了电池单元之间封装压力调节的效果。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：
图1为本发明提出的一种氢燃料电池电堆保护系统结构示意图；
图2为本发明提出的端板三维结构示意图；
图3为本发明提出的装配体三维结构示意图；
图4为本发明提出的装配体正视结构示意图；
图5为本发明提出的第一框架与第二框架三维结构示意图；
图6为本发明提出的第一框架与第二框架另一视角三维结构示意图；
图7为本发明提出的第一框架局部三维剖面结构示意图；
图8为本发明提出的第二框架三维结构示意图；
图9为本发明提出的圆板三维剖面结构示意图；
图10为本发明提出的固定架三维剖面结构示意图；
图11为本发明提出的第二活塞筒三维结构示意图；
图12为本发明提出的第二活塞筒三维剖面结构示意图；
图中：1、端板；2、第一限位杆；3、第二限位杆；4、第一框架；5、第二框架；6、电池单元；7、凹槽；8、滑杆；9、母铰接座；10、子铰接座；11、绝缘板；12、斜面；13、轴杆；14、圆板；15、腔体；16、扇形活塞；17、第一软管；18、第二软管；19、固定架；20、第一活塞筒；21、第一活塞杆；22、推板；23、斜面板；24、连接板；25、第二活塞杆；26、第二活塞筒。
具体实施方式
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，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图12，本发明提供一种技术方案：一种氢燃料电池电堆保护系统，包括两个端板1以及设置在两个端板1之间的多个电池单元6，两个端板1之间设有多个交错分布的第一框架4与第二框架5，第一框架(4)与第二框架(5)内均固定设置有一个电池单元(6)，第一框架(4)、第二框架(5)、电池单元(6)构成装配体，装配体的两侧均设有绝缘板11，绝缘板11与外侧的端板1之间设有斜面板23，用于抵紧绝缘板11，由两侧绝缘板11挤压第一框架4与第二框架5，从而夹固电池单元6。
需要注意的是，如图10所示，两个端板1的侧壁上设置有用于将斜面板23顶升的加压推进机构，加压推进机构包括固定架19，固定架19的两端分别与两个端板1固定连接，固定架19上固定嵌设有多个与圆板14数量对应的第一活塞筒20，第一软管17的一端与第一活塞筒20固定连接，固定架19的外侧设有推板22，第一活塞筒20的内部滑动连接有第一活塞杆21，第一活塞杆21的一端与推板22固定连接，推板22的外侧可安装电动推杆或液压杆，可通过电动推杆或液压杆推动推板22向内侧运动，进而由第一活塞杆21在第一活塞筒20内压缩运动。
值得了解的是，如图8、9所示，装配体的一侧设有用于在加压推进机构驱使下能够通过旋转而增大相邻两个电池单元6之间距离的转向扩撑机构，转向扩撑机构包括圆板14，圆板14中转动连接有轴杆13，轴杆13与第二框架5固定连接，圆板14的另一侧与第二限位杆3滑动连接，圆板14的内部开设有腔体15，腔体15中设有扇形活塞16，扇形活塞16固定套设在轴杆13的外部，圆板14的顶部固定连接有第一软管17，圆板14的底部固定连接有第二软管18，第一软管17与第二软管18均与腔体15相连通，当第一活塞杆21向内移动，进而将第一活塞筒20内的挤压液压入第一软管17，将液体压力施加在扇形活塞16上，进而推动扇形活塞16进行顺时针旋转，扇形活塞16通过轴杆13带动第二框架5旋转一定的角度，第二框架5的旋转会推动两侧的第一框架4分别向两侧移动。
需要留意的是，如图4、11、12所示，斜面板23的顶端固定连接有连接板24，连接板24的底端两侧均设有第二活塞筒26，第二活塞筒26与端板1固定连接，第二活塞筒26中滑动连接有第二活塞杆25，第二活塞杆25的一端与连接板24固定连接，第二活塞筒26与第二软管18固定连接，腔体15、第一软管17、第二软管18、第一活塞筒20与第二活塞筒26中均装填有挤压液，在扇形活塞16进行顺时针旋转的同时会将腔体15内的挤压液压入第二软管18中，并进入第二活塞筒26内，进而推动第二活塞杆25向上移动，第二活塞杆25通过连接板24带动斜面板23向上移动。
值得关注的是，如图2所示，两个端板1的两侧内壁上固定连接有第二限位杆3，两个端板1的内壁上还固定连接有分布在第二限位杆3上下两侧的第一限位杆2，所述第一限位杆2与中间位置的第一框架4固定连接，所述第一限位杆2与中间位置两侧的第一框架4以及绝缘板11滑动连接。本实施例中第一框架4的数量为奇数，中间位置的第一框架4外侧设置两个第二框架5，第二框架5的另一侧设置第一框架4，依次向外扩展，使得第一框架4和第二框架5形成交错分布的状态。
进一步来说，如图6、7、8所示，第一框架4的顶部一侧与底部另一侧均开设有凹槽7，凹槽7的内壁上固定连接有两个滑杆8，滑杆8的外部滑动连接有母铰接座9，第二框架5的顶部一侧与底部另一侧均固定连接有子铰接座10，第二框架5与相邻的第一框架4以及两侧的绝缘板11均通过母铰接座9与子铰接座10铰接，使得多个第一框架4与第二框架5以及两侧的绝缘板11之间依次铰接，并通过第一限位杆2与第二限位杆3的滑动限位下，调节多个电池单元6之间的压力。
更进一步来说，绝缘板11顶部与底部的外侧面设有两个斜面12，斜面板23的一侧倾斜面与绝缘板11的斜面12接触，斜面板23的另一侧非倾斜面与端板1接触，斜面板23可受到推力而向上运动，当斜面板23向上移动时，可为绝缘板11以及第一框架4和第二框架5向两侧移动腾出一定的位移空间，从而减小电池单元6之间的压力。
本发明的工作原理及使用流程如下：在使用时，第一框架4与第二框架5内均固定设置有一个电池单元6，启动推板22外侧的电动推杆或液压杆使推板22向内侧移动，推板22带动第一活塞杆21移动，进而将第一活塞筒20内的挤压液压入第一软管17，将液体压力施加在扇形活塞16上，进而推动扇形活塞16进行顺时针旋转。扇形活塞16通过轴杆13带动第二框架5旋转一定的角度，第二框架5的旋转会推动两侧的第一框架4分别向两侧移动。因中间位置的第一框架4为固定设置，因此中间位置两侧的第一框架4和第二框架5会向两侧位移，其中多个第二框架5均会进行一定角度的旋转进而推动外侧的第一框架4在第一限位杆2上移动，并且第二框架5会通过圆板14在第二限位杆3上移动。在扇形活塞16进行顺时针旋转的同时会将腔体15内的挤压液压入第二软管18中，并进入第二活塞筒26内，进而推动第二活塞杆25向上移动，第二活塞杆25通过连接板24带动斜面板23向上移动。斜面板23向上移动可为绝缘板11以及第一框架4和第二框架5向两侧移动腾出一定的位移空间。从而减小电池单元6之间的压力。
反之启动推板22外侧的电动推杆或液压杆使推板22向外侧移动，推板22带动第一活塞杆21移动，进而将第一软管17内的挤压液吸入第一活塞筒20内，进而使扇形活塞16进行逆时针旋转。扇形活塞16通过轴杆13带动第二框架5逆时针旋转，第二框架5的旋转会拉动外侧的第一框架4向第二框架5位移靠拢。因中间位置的第一框架4为固定设置，因此中间位置的两侧的第一框架4和第二框架5会向中部位移。在扇形活塞16进行逆时针旋转的同时会将第二活塞筒26内的挤压液通过第二软管18吸入多个腔体15中，进而使第二活塞杆25向下移动，第二活塞杆25通过连接板24带动斜面板23向下移动。斜面板23向下移动，通过与斜面12的配合，以推动绝缘板11以及多个第一框架4和第二框架5向中间位移，从而增大电池单元6之间的压力。斜面板23的设置可进一步提升多个电池单元6之间封装压力调节效果。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种氢燃料电池电堆保护系统，包括两个端板(1)以及设置在两个端板(1)之间的多个电池单元(6)，其特征在于：两个所述端板(1)之间设有多个交错分布的第一框架(4)与第二框架(5)，第一框架(4)与第二框架(5)内均固定设置有一个电池单元(6)，第一框架(4)、第二框架(5)、电池单元(6)构成装配体，所述装配体的两侧均设有绝缘板(11)，所述绝缘板(11)与外侧的端板(1)之间设有斜面板(23)，两个所述端板(1)的侧壁上设置有用于将斜面板(23)顶升的加压推进机构；
两个所述端板(1)的两侧内壁上固定连接有第二限位杆(3)，两个所述端板(1)的内壁上还固定连接有分布在第二限位杆(3)上下两侧的第一限位杆(2)，所述第一限位杆(2)与中间位置的第一框架(4)固定连接，所述第一限位杆(2)与中间位置两侧的第一框架(4)以及绝缘板(11)滑动连接；
所述加压推进机构包括固定架(19)，所述固定架(19)的两端分别与两个端板(1)固定连接，所述固定架(19)上固定嵌设有多个与圆板(14)数量对应的第一活塞筒(20)，所述第一软管(17)的一端与第一活塞筒(20)固定连接，所述固定架(19)的外侧设有推板(22)，所述第一活塞筒(20)的内部滑动连接有第一活塞杆(21)，所述第一活塞杆(21)的一端与推板(22)固定连接；
所述装配体的一侧设有用于在加压推进机构驱使下能够通过旋转而增大相邻两个电池单元(6)之间距离的转向扩撑机构；
所述转向扩撑机构包括圆板(14)，所述圆板(14)中转动连接有轴杆(13)，所述轴杆(13)与第二框架(5)固定连接，所述圆板(14)的另一侧与第二限位杆(3)滑动连接，所述圆板(14)的内部开设有腔体(15)，所述腔体(15)中设有扇形活塞(16)，所述扇形活塞(16)固定套设在轴杆(13)的外部，所述圆板(14)的顶部固定连接有第一软管(17)，所述圆板(14)的底部固定连接有第二软管(18)，所述第一软管(17)与第二软管(18)均与腔体(15)相连通；
所述斜面板(23)的顶端固定连接有连接板(24)，所述连接板(24)的底端两侧均设有第二活塞筒(26)，所述第二活塞筒(26)与端板(1)固定连接，所述第二活塞筒(26)中滑动连接有第二活塞杆(25)，所述第二活塞杆(25)的一端与连接板(24)固定连接，所述第二活塞筒(26)与第二软管(18)固定连接；
所述腔体(15)、第一软管(17)、第二软管(18)、第一活塞筒(20)与第二活塞筒(26)中均装填有挤压液。
2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池电堆保护系统，其特征在于：所述第一框架(4)的顶部一侧与底部另一侧均开设有凹槽(7)，所述凹槽(7)的内壁上固定连接有两个滑杆(8)，所述滑杆(8)的外部滑动连接有母铰接座(9)，所述第二框架(5)的顶部一侧与底部另一侧均固定连接有子铰接座(10)，所述第二框架(5)与相邻的第一框架(4)以及两侧的绝缘板(11)均通过母铰接座(9)与子铰接座(10)铰接。
3.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池电堆保护系统，其特征在于：所述绝缘板(11)顶部与底部的外侧面设有两个斜面(12)，所述斜面板(23)的一侧倾斜面与绝缘板(11)的斜面(12)接触，所述斜面板(23)的另一侧非倾斜面与端板(1)接触。
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