CN115621517B - 燃料电池装堆结构及装堆方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了燃料电池装堆结构及装堆方法，属于燃料电池装堆技术领域。燃料电池装堆结构包括堆壳、堆芯件及定位件，定位件安装于堆壳内且用于引导堆芯件在堆壳内堆叠，定位件包括集束在一起的若干杆件，每个杆件均沿堆芯件的堆叠方向延伸，且任意贴合的两个杆件能够沿堆叠方向相对滑动，其中至少一个杆件与堆壳抵接且与堆芯件不接触。燃料电池装堆结构能够在抽取出定位件的过程中，避免定位件触碰和挤压堆芯件，保证堆芯件不会出现卷边现象，从而能够保证燃料电池的使用性能。

Description

燃料电池装堆结构及装堆方法

技术领域

本发明涉及燃料电池装堆技术领域，尤其涉及燃料电池装堆结构及装堆方法。

背景技术

燃料电池的装堆指的是将膜电极和双极板等多个堆芯件依次装配在堆壳内。其中，需要使用定位杆对多个堆芯件的装堆起定位作用，从而保证各个堆芯件能够准确地装堆至堆壳内；且当各个堆芯件全部装配至堆壳内之后，为了避免定位杆会造成共振效应，需要从堆壳中将定位杆取出。

然而，由于目前的定位杆为整体结构，当从堆壳中取出定位杆时，由于各个堆芯件均与定位杆接触，即定位杆会触碰和挤压各个堆芯件，导致各个堆芯件出现卷边现象，使单电池短路，从而影响燃料电池的使用性能。

综上所述，亟需设计燃料电池装堆结构及装堆方法，来解决上述问题。

发明内容

本发明的一个目的在于提出燃料电池装堆结构，能够从堆壳中抽取出定位件，且不会使堆芯件出现卷边现象。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

燃料电池装堆结构，包括堆壳、堆芯件及定位件，所述定位件安装于所述堆壳内且用于引导所述堆芯件在所述堆壳内堆叠，所述定位件包括集束在一起的若干杆件，每个所述杆件均沿所述堆芯件的堆叠方向延伸，且任意贴合的两个所述杆件能够沿所述堆叠方向相对滑动，其中至少一个所述杆件与所述堆壳抵接且与所述堆芯件不接触。

进一步地，所述定位件呈圆柱形结构。

进一步地，所述杆件的数量设置为两个，且两个所述杆件的截面均为半圆形。

进一步地，其中一个所述杆件的一端设置有底套，其余所述杆件的端部均能够抵接于所述底套。

进一步地，所述底套的数量为两个，两个所述底套分别位于所述定位件的两端，且两个所述底套分别设置于其中两个所述杆件的端部。

进一步地，所述底套与所述杆件为一体成型结构。

进一步地，所述底套呈圆盘状结构，且所述底套的外径等于所述定位件的外径。

进一步地，所述定位件的一端设有第一外螺纹结构，所述第一外螺纹结构用于螺接于所述堆壳内的螺纹孔，所述第一外螺纹结构包括多个第一分段螺纹，多个所述第一分段螺纹一一对应地分布于多个所述杆件的外周面。

进一步地，所述定位件的另一端穿过所述堆壳且位于所述堆壳外，所述定位件的另一端设有第二外螺纹结构，所述第二外螺纹结构螺接于螺母，所述第二外螺纹结构包括多个第二分段螺纹，多个所述第二分段螺纹一一对应地分布于多个所述杆件的外周面。

本发明的另一个目的在于提出燃料电池装堆方法，在从堆壳内抽取出定位件的过程中，不会使堆芯件出现卷边现象。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

燃料电池装堆方法，基于如上所述的燃料电池装堆结构，包括以下步骤：

当所述堆芯件完成堆叠后，将所述定位件中与所述堆壳抵接且与所述堆芯件不接触的所述杆件沿所述堆叠方向从所述堆壳中抽出，然后将其余所述杆件沿所述堆叠方向依次从所述堆壳中抽出，且在抽出的过程中先将杆件移动至与所述堆芯件分离。

本发明的有益效果为：

通过使定位件包括集束在一起的若干杆件，每个杆件均沿堆芯件的堆叠方向延伸，且任意贴合的若干杆件能够沿堆叠方向相对滑动，并使其中至少一个杆件与堆壳抵接且与堆芯件不接触；当各个堆芯件全部堆叠至堆壳内之后，将定位件中与堆壳抵接且与堆芯件不接触的杆件沿堆叠方向从堆壳内抽出，以为其余杆件提供活动空间，然后使其余杆件向活动空间移动至脱离堆芯件，最后再将其余杆件沿堆叠方向依次从堆壳内抽出，从而实现在不触碰堆芯件的条件下，将定位件中的若干杆件分批次的从堆壳内依次抽取出来；以此方式，能够在抽取出定位件的过程中，避免定位件触碰和挤压堆芯件，保证堆芯件不会出现卷边现象，避免单电池因卷边产生的短路，从而保证燃料电池的使用性能。

附图说明

图1是本发明提供的燃料电池装堆结构的结构示意图；

图2是本发明提供的定位件的结构示意图；

图3是本发明提供的定位件的分解示意图；

图4是本发明提供的燃料电池装堆方法的流程示意图。

附图标记：

1-堆芯件；2-堆壳；21-开口；22-堆叠空间；3-定位件；31-杆件；4-底套；5-第一外螺纹结构；51-第一分段螺纹；6-第二外螺纹结构；61-第二分段螺纹。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而己。在整个说明书中，同样的附图标记指示同样的元件。

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

目前，在燃料电池的装堆过程中，需要使用定位杆对膜电极和双极板等多个堆芯件的装堆起定位作用，从而保证各个堆芯件能够准确地装堆至堆壳内；且当各个堆芯件全部装配至堆壳内之后，为了避免定位杆产生共振效应，需要从堆壳内将定位杆取出；然而，由于定位杆为整体结构，当从堆壳内取出定位杆时，由于各个堆芯件均与定位杆接触，即定位杆会触碰和挤压各个堆芯件，导致各个堆芯件出现卷边现象，使单电池短路，从而影响燃料电池的使用性能。

对此，如图1所示，本实施例中提出了一种燃料电池装堆结构，该燃料电池装堆结构包括堆壳2、定位件3以及多个堆芯件1；定位件3安装在堆壳2内且用于定位堆芯件1，以引导各个堆芯件1依次堆叠在堆壳2内。其中，堆芯件1包括膜电极和双极板，即本实施例中需要将多个膜电极和多个双极板依次堆叠在堆壳内。各个堆芯件1在堆壳2内的堆叠方向具体如图1中的箭头A所示。

进一步地，如图1-图3所示，定位件3包括集束在一起的若干个杆件31，每个杆件31均沿堆芯件1的堆叠方向延伸，且任意贴合的两个杆件31能够沿堆叠方向相对滑动，其中至少一个杆件31与堆壳2抵接且与堆芯件1不接触，其余杆件31用于在堆芯件1堆叠至堆壳2内时定位堆芯件1。其中，定位件3的数量可以设置为多个，多个定位件3间隔且相互平行地设置在堆壳2内，以使定位件3对堆芯件1的定位效果较好。

本实施例中的燃料电池装堆结构相对于现有技术而言改变了定位件3的具体结构形式；通过使定位件3的其中至少一个杆件31与堆壳2抵接且与堆芯件1不接触，当各个堆芯件1全部堆叠至堆壳2内之后，将定位件3中与堆壳2抵接且与堆芯件1不接触的杆件31沿堆叠方向从堆壳2内抽出，以为其余杆件31提供活动空间，然后使其余杆件31向活动空间移动至脱离堆芯件1，最后将其余杆件31沿堆叠方向依次从堆壳2内抽出，从而实现在不触碰堆芯件1的条件下，将定位件3中的若干杆件31分批次的从堆壳2内依次抽取出来；以此方式，能够在抽取出定位件3的过程中，避免定位件3触碰和挤压堆芯件1，保证堆芯件1不会出现卷边现象，避免单电池因卷边产生的短路，从而保证燃料电池的使用性能。

值得说明的是，在抽取其余杆件31时，可以将其余的所有杆件31整体都向活动空间移动至脱离堆芯件1，再将其余的所有杆件31一起从堆壳2内抽取出；也可以先将其余杆件31中的其中一个或者两个向活动空间移动至脱离堆芯件1，再将移动之后的一个或者两个杆件31从堆壳2内抽取出，重复上述过程，直至将其余的所有杆件31均从堆壳2内抽出为止。

其中，在堆芯件1上设置有与定位件3相匹配的卡槽，在堆芯件1堆叠至堆壳2内的过程中，定位件3的杆件31滑动抵接至卡槽，以使堆芯件1能够沿定位件3的长度方向顺利滑动至堆壳2内，保证了堆芯件1在堆叠过程中的导向性。

进一步地，定位件3呈圆柱形结构，即多个杆件31能够组合形成圆柱杆，以能够使堆芯件1与圆柱杆之间的接触面积较少，在堆芯件1堆叠至堆壳2内的过程中，能够减少堆芯件1与圆柱杆之间的接触摩擦，较好地保护了堆芯件1。其它实施例中，定位件3还可以呈方形结构，即多个杆件31能够组合形成方形杆。在此，对于定位件3的具体结构不作限定。具体而言，杆件31的数量设置为两个，且两个杆件31的截面均为半圆形，以使两个杆件31能够组合形成上述的圆柱杆。其它实施例中，还可以使杆件31的数量设置为三个或者其它数量，对于杆件31的具体设置数量不作限定。

通过设置两个杆件31，能够在满足其中一个杆件31不与堆芯件1接触的同时减少杆件31的数量，以节约成本，并且能够减少杆件31组合形成定位件3的组合时间，从而能够提高堆芯件1的堆叠效率。

进一步地，在其中一个杆件31的一端设置有底套4，其余杆件31的端部均能够抵接于底套4，以能够保证使各个杆件31的端部边缘对齐，从而能够使各个杆件31能够形成完整的圆柱杆。

具体地，如图2和图3所示，底套4呈圆盘状结构，且底套4的外径等于定位件3的外径，使定位件3的端部能够与底套4完全重合；一方面保证了各个杆件31的对齐效果，另一方面能够使底套4与定位件3的整体外形较为美观，并且不会出现由于底套4外凸于定位件3的端部而导致底套4占用较多的使用空间的问题。具体而言，在将各个杆件31的边缘对齐时，首先将设置有底套4的杆件31竖直放置，且底套4位于杆件31的底端；再将各个杆件31的端部直接对齐放置在底套4上的空位置处，从而实现将各个杆件31的边缘对齐，以形成呈圆柱形结构的定位件3。

进一步地，在其它实施例中，底套4的数量可以设置为两个，两个底套4分别位于定位件3的两端，且两个底套4分别设置于其中两个杆件31的端部。

当在将各个杆件31的边缘对齐时，首先将设置有底套4的两个杆件31竖直放置，并使其中一个底套4位于其中一个杆件31的底端，另一个底套4位于另一个杆件31的顶端，并使两个杆件31相互靠拢，以使两个底套4相对设置；再将其余杆件31直接水平移动至两个底套4之间的位置即可，从而实现将各个杆件31的边缘对齐。

具体地，底套4与杆件31为一体成型结构，一方面能够使加工较为简单；另有一方面能够使底套4与杆件31之间的连接较为紧密，不会出现底套4与杆件31之间出现相对移动的问题，从而保证了各个杆件31相互对齐的准确性。

进一步地，在定位件3的一端设有第一外螺纹结构5，第一外螺纹结构5用于螺接至堆壳2内的螺纹孔；并且第一外螺纹结构5包括多个第一分段螺纹51，多个第一分段螺纹51一一对应地分布于多个杆件31的外周面。

通过使第一外螺纹结构5螺接至堆壳2内的螺纹孔，以能够将定位件3设置在堆壳2内，并且能够将各个杆件31的一端相互固定在螺纹孔内，以实现对各个杆件31一端的相互固定。其中，堆壳2内的螺纹孔的数量可以设置为多个，以使各个杆件31之间的固定较为稳固。其它实施例中，还可以通过卡箍固定各个杆件31的一端，并将卡箍设置于堆壳2内。

值得注意的是，第一分段螺纹51的数量可以等于杆件31的数量，即在每个杆件31的外周面均设置有第一分段螺纹51，各个第一分段螺纹51形成第一外螺纹结构5；也可以使第一分段螺纹51的数量少于杆件31的数量，也即是说，并不是在每个杆件31的外周面都设置有第一分段螺纹51，只要保证将各个杆件31集束在一起之后使各个第一分段螺纹51能够形成与螺纹孔螺接的第一外螺纹结构5即可。

进一步地，定位件3的另一端穿过堆壳2且位于堆壳2外，以在抽取定位件3时，便于直接握持位于堆壳2外的定位件3的端部，从而将定位件3从堆壳2中抽取出，简单方便且省时省力。

具体地，在定位件3的另一端设有第二外螺纹结构6，第二外螺纹结构6螺接于螺母，且第二外螺纹结构6包括多个第二分段螺纹61，多个第二分段螺纹61一一对应地分布于多个杆件31的外周面。

通过使第二外螺纹结构6螺接于螺母，以能够将各个杆件31的另一端相互固定在螺母内，以实现对各个杆件31另一端的相互固定，从而组合形成完整的定位件3。其中，螺母的数量可以设置为多个，以使各个杆件31之间的固定较为稳固。其它实施例中，还可以通过卡箍固定各个杆件31的另一端。

值得注意的是，第二分段螺纹61的数量可以等于杆件31的数量，即在每个杆件31的外周面均设置有第二分段螺纹61，各个第二分段螺纹61形成第二外螺纹结构6；也可以使第二分段螺纹61的数量少于杆件31的数量，也即是说，并不是在每个杆件31的外周面都设置有第二分段螺纹61，只要保证将各个杆件31集束在一起之后使各个第二分段螺纹61能够形成与螺母螺接的第二外螺纹结构6即可。

其它实施例中，还可以使两个杆件31中的其中一个上设置有沿其长度方向延伸的凸块，另一个杆件31上设置有与凸块相匹配的卡槽，将凸块卡接至卡槽内，以使两个杆件31能够组合形成呈圆柱形结构的定位件3。

具体而言，各个杆件31先通过底套4进行边缘对齐，再使用螺母拧紧各个杆件31的一端，以使各个杆件31能够形成圆柱杆；之后，再将圆柱杆放置在堆壳2内，并使圆柱杆的另一端螺接至堆壳2内的螺纹孔，从而将定位件3设置在堆壳2内。

具体地，如图1所示，在堆壳2的内侧形成有用于堆叠堆芯件1的堆叠空间22，且堆壳2的一侧面形成有开口21，开口21与堆叠空间22连通，各个堆芯件1穿过开口21依次堆叠在堆叠空间22内。

本实施例中还提出了一种燃料电池装堆方法，基于如上的燃料电池装堆结构，如图4所示，燃料电池装堆方法包括以下步骤：当堆芯件1完成堆叠后，将定位件3中与堆壳2抵接且与堆芯件1不接触的杆件31沿堆叠方向从堆壳2中抽出，然后将其余杆件31沿堆叠方向依次从堆壳2中抽出，且在抽出的过程中保持和堆芯件1不接触，即在抽出的过程中需要先将杆件31移动至与堆芯件1分离，从而保证了在定位件3的抽出过程中，定位件3不会对堆芯件1产生损坏。

具体而言，如图4所示，在上述步骤之前，燃料电池装堆方法还包括以下步骤：首先，将两个杆件31组合形成呈圆柱形结构的定位件3，再将定位件3设置在堆壳2内；然后，将多个堆芯件1依次沿堆叠方向堆叠在堆壳2内，且使其中一个杆件31能够在堆芯件1堆叠至堆壳2内时定位堆芯件1，另一个杆件31与堆芯件1不接触。

本实施例中的燃料电池装堆方法的具体装堆过程如下：

首先，将设置有底套4的杆件31竖直放置，且使底套4位于杆件31的底端；再将另一个杆件31的端部直接对齐放置在底套4上的空位置处，从而将两个杆件31的边缘对齐。

之后，使用螺母拧紧两个杆件31的一端，以使两个杆件31能够形成圆柱杆；再将圆柱杆放置在堆壳2内，并使圆柱杆的另一端螺接至堆壳2内的螺纹孔，从而将定位件3设置在堆壳2内；并使其中一个杆件31与堆壳2抵接且不与堆芯件1接触。

然后，再将各个堆芯件1通过开口21依次叠设在堆叠空间22内，此时，与堆壳2远离设置的杆件31能够在堆芯件1堆叠至堆叠空间22内时定位堆芯件1，以保证各个堆芯件1能够较为准确地堆叠至堆壳2内。

而后，当堆芯件1堆叠完成之后，拧动定位件3，以使定位件3从螺母以及堆壳2的螺纹孔内松动；再握持与堆壳2抵接且与堆芯件1不接触的杆件31并向堆壳2外抽出，从而将该杆件31从堆壳2内抽取出，以为另一个杆件31提供活动空间。

最后，再使与堆芯件1接触的杆件31向远离堆芯件1的方向移动至活动空间，以使该杆件31与堆芯件1之间完全脱离；再握持与该杆件31并向堆壳2的外侧抽取出，从而将整个定位件3从堆壳2内抽取出，并且在抽取的过程中，定位件3不会接触和挤压堆芯件1，以避免堆芯件1出现卷边现象，进而能够保证燃料电池的正常使用性能。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.燃料电池装堆结构，包括堆壳（2）、堆芯件（1）及定位件（3），所述定位件（3）安装于所述堆壳（2）内且用于引导所述堆芯件（1）在所述堆壳（2）内堆叠，其特征在于，

所述定位件（3）包括集束在一起的若干杆件（31），每个所述杆件（31）均沿所述堆芯件（1）的堆叠方向延伸，且任意贴合的两个所述杆件（31）能够沿所述堆叠方向相对滑动，其中至少一个所述杆件（31）与所述堆壳（2）抵接且与所述堆芯件（1）不接触，能够在抽取出所述定位件（3）的过程中，先将与所述堆壳（2）抵接且与所述堆芯件（1）不接触的所述杆件（31）抽出，再将其余所述杆件（31）抽出，避免所述定位件（3）触碰和挤压所述堆芯件（1）。

2.如权利要求1所述的燃料电池装堆结构，其特征在于，所述定位件（3）呈圆柱形结构。

3.如权利要求2所述的燃料电池装堆结构，其特征在于，所述杆件（31）的数量设置为两个，且两个所述杆件（31）的截面均为半圆形。

4.如权利要求1-3中任一项所述的燃料电池装堆结构，其特征在于，其中一个所述杆件（31）的一端设置有底套（4），其余所述杆件（31）的端部均能够抵接于所述底套（4）。

5.如权利要求4所述的燃料电池装堆结构，其特征在于，所述底套（4）的数量为两个，两个所述底套（4）分别位于所述定位件（3）的两端，且两个所述底套（4）分别设置于其中两个所述杆件（31）的端部。

6.如权利要求4所述的燃料电池装堆结构，其特征在于，所述底套（4）与所述杆件（31）为一体成型结构。

7.如权利要求4所述的燃料电池装堆结构，其特征在于，所述底套（4）呈圆盘状结构，且所述底套（4）的外径等于所述定位件（3）的外径。

8.如权利要求1-3中任一项所述的燃料电池装堆结构，其特征在于，所述定位件（3）的一端设有第一外螺纹结构（5），所述第一外螺纹结构（5）用于螺接于所述堆壳（2）内的螺纹孔，所述第一外螺纹结构（5）包括多个第一分段螺纹（51），多个所述第一分段螺纹（51）一一对应地分布于多个所述杆件（31）的外周面。

9.如权利要求8所述的燃料电池装堆结构，其特征在于，所述定位件（3）的另一端穿过所述堆壳（2）且位于所述堆壳（2）外，所述定位件（3）的另一端设有第二外螺纹结构（6），所述第二外螺纹结构（6）螺接于螺母，所述第二外螺纹结构（6）包括多个第二分段螺纹（61），多个所述第二分段螺纹（61）一一对应地分布于多个所述杆件（31）的外周面。