CN115632154B - 一种燃料电池堆及燃料电池堆固定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃料电池堆及燃料电池堆固定方法，包括两个电堆端板板体、两个绝缘板、两个歧管、两个集流板、多个单电池、多个颠簸位移保护机构、多个颠簸震动润滑机构以及多个封装力均匀分布机构，两个绝缘板分别安装于两个电堆端板板体的顶端和底端，两个集流板分别安装于两个绝缘板的顶端和底端，多个单电池位于两个集流板之间；本发明一种燃料电池堆，通过转动两个螺纹套对横向压力板和纵向压力板进行紧固，即可将单电池进行固定堆叠，利用横向压力板和纵向压力板的配合，即可将对单电池的固定堆叠压力均匀的分散至电堆端板板体的接触面处，避免由于电堆端板板体处受力不均匀，导致膜电极和双极板发生翘曲变形。

Description

一种燃料电池堆及燃料电池堆固定方法

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种燃料电池堆及燃料电池堆固定方法。

背景技术

氢燃料电池电堆是发生电化学反应场所，为燃料电池系统核心部分。电堆工作时，氢气和氧气分别经电堆气体主通道分配至各单电池的双极板，经双极板导流均匀分配至电极，通过电极支撑体与催化剂接触进行电化学反应，氢燃料电池电堆由多个燃料电池单体以串联方式层叠组合构成，双极板与膜电极MEA交替叠合，各单体之间嵌入密封件，经前、后端板压紧后用螺杆紧固拴牢，即构成氢燃料电池电堆。

现有技术中的部分电堆端部采用螺栓沿边进行固定紧固，由于螺栓装配扭矩施加在端板四个角及四边中央，导致端板发生少量翘曲，引起电堆中组件接触不均匀，端板和极板的不均匀变形，造成MEA接触压力分布不均匀，对电池性能造成影响，如果极板翘曲变形严重，可能会影响密封垫圈的密封效果，造成气体泄漏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃料电池堆及燃料电池堆固定方法，以解决上述背景技术中提出由于螺栓装配扭矩施加在端板四个角及四边中央，导致端板发生少量翘曲，引起电堆中组件接触不均匀，端板和极板的不均匀变形，造成MEA接触压力分布不均匀，对电池性能造成影响，如果极板翘曲变形严重，可能会影响密封垫圈的密封效果，造成气体泄漏的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种燃料电池堆，包括两个电堆端板板体、两个绝缘板、两个歧管、两个集流板、多个单电池、多个颠簸位移保护机构、多个颠簸震动润滑机构以及多个封装力均匀分布机构，两个所述绝缘板分别安装于两个所述电堆端板板体的顶端和底端，两个所述集流板分别安装于两个所述绝缘板的顶端和底端，多个所述单电池位于两个所述集流板之间；多个所述封装力均匀分布机构设置于两个所述电堆端板板体的顶端和底端，多个所述颠簸位移保护机构分别设置于所述封装力均匀分布机构的四边中部，多个所述颠簸震动润滑机构分别设置于所述颠簸位移保护机构的顶端，所述颠簸位移保护机构还包括套座板、紧固螺钉、压力保护板以及弹簧。

作为本发明的一种优选技术方案，所述封装力均匀分布机构包括安装螺杆、横向压力板、纵向压力板、固定座以及螺纹套，其中一个所述电堆端板板体的顶端和另一个所述电堆端板板体的底端均开设有多个安装槽，所述横向压力板安装设置于所述安装槽的内侧，所述纵向压力板设置于所述横向压力板的顶端。

作为本发明的一种优选技术方案，所述横向压力板和纵向压力板的底端两侧均螺纹安装有安装螺杆，两个所述安装螺杆之间设置有固定座，所述固定座的顶端和底端转动安装有螺纹套，所述螺纹套与固定座转动连接，所述安装螺杆与螺纹套螺纹连接，所述安装螺杆与电堆端板板体滑动连接，所述横向压力板与安装槽相适配。

作为本发明的一种优选技术方案，所述套座板设置于所述安装螺杆的外壁处，所述套座板与安装螺杆滑动连接，所述紧固螺钉对称设置于所述套座板的一侧中部，所述紧固螺钉与套座板螺纹连接，所述压力保护板设置于两个紧固螺钉的一端。

作为本发明的一种优选技术方案，所述压力保护板的一侧中部对称开设有保护力度发生槽，所述保护力度发生槽与紧固螺钉的位置对应，所述保护力度发生槽的内径大于所述紧固螺钉的一端外径，所述压力保护板的另一侧与单电池相贴合。

作为本发明的一种优选技术方案，所述颠簸震动润滑机构包括储油槽、密封盖、震动簧、震动推油板、联通孔以及润油槽，所述储油槽对称开设于所述套座板的顶端，所述密封盖螺纹盖接于所述储油槽的内侧，所述震动簧安装于所述密封盖的底端。

作为本发明的一种优选技术方案，所述震动推油板安装于所述震动簧的下端，所述联通孔开设于所述储油槽的内壁下端，所述润油槽开设于所述套座板的内壁上方，所述联通孔贯通至润油槽处，所述润油槽的截面为半圆形。

作为本发明的一种优选技术方案，所述单电池包括膜电极和双极板，所述膜电极和双极板均设置于两个所述集流板之间，所述膜电极和双极板交替均匀排列，其中一个所述电堆端板板体的底端一侧对称安装有歧管。

一种燃料电池堆的固定方法，其固定方法为以下步骤：

S1、当单电池进行堆叠完成后，将横向压力板放于安装槽的内侧，且横向压力板的端面与电堆端板板体的端面齐平，然后，将纵向压力板分别放于电堆端板板体和横向压力板处，并将安装螺杆由电堆端板板体处插入，与横向压力板和纵向压力板螺纹连接，连接完成后，纵向两个安装螺杆通过固定座处的两个螺纹套进行连接，即可通过转动两个螺纹套对横向压力板和纵向压力板进行紧固，即可将单电池进行固定堆叠；

S2、在对安装螺杆进行安装时，将套座板滑动套至中部安装螺杆的外壁处，并将其滑动至安装螺杆的中部，然后，将颠簸位移保护机构放置于与套座板对应位置，通过转动紧固螺钉，使其与套座板螺纹安装，并将紧固螺钉的一端插入保护力度发生槽内，并持续的转动紧固螺钉，利用紧固螺钉的一端对弹簧进行压缩；

S3、在对套座板进行安装完成后，向储油槽内加入一定量的润滑油，并将密封盖盖接至储油槽处，同时，将震动簧和震动推油板置于储油槽内。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过设置安装螺杆、横向压力板、纵向压力板、固定座以及螺纹套，当单电池进行堆叠完成后，将横向压力板放于安装槽的内侧，且横向压力板的端面与电堆端板板体的端面齐平，然后，将纵向压力板分别放于电堆端板板体和横向压力板处，并将安装螺杆由电堆端板板体处插入，与横向压力板和纵向压力板螺纹连接，连接完成后，纵向两个安装螺杆通过固定座处的两个螺纹套进行连接，即可通过转动两个螺纹套对横向压力板和纵向压力板进行紧固，即可将单电池进行固定堆叠，利用横向压力板和纵向压力板的配合，即可将对单电池的固定堆叠压力均匀的分散至电堆端板板体的接触面处，避免由于电堆端板板体处受力不均匀，导致膜电极和双极板发生翘曲变形，对电池的性能造成影响。

2、本发明通过设置套座板、紧固螺钉、压力保护板以及弹簧，在对安装螺杆进行安装时，将套座板滑动套至中部安装螺杆的外壁处，并将其滑动至安装螺杆的中部，然后，将颠簸位移保护机构放置于与套座板对应位置，通过转动紧固螺钉，使其与套座板螺纹安装，并将紧固螺钉的一端插入保护力度发生槽内，并持续的转动紧固螺钉，利用紧固螺钉的一端对弹簧进行压缩，此时，弹簧处的弹力反向作用与压力保护板处，即可利用压力保护板对单电池处进行阻挡，并可以通过改变弹簧的压缩程度，对阻挡压力进行控制，避免车辆在行驶的过程中，由于高频的颠簸，都按照膜电极和双极板发生侧移，导致错位，影响本设计电能的持续供给。

本发明通过设置储油槽、密封盖、震动簧以及震动推油板，在对套座板进行安装完成后，向储油槽内加入一定量的润滑油，并将密封盖盖接至储油槽处，同时，将震动簧和震动推油板置于储油槽内，在车辆行驶的过程中，震动力也会传递至套座板处，则会使得震动簧上下抖动，带动震动推油板上下移动，利用储油槽上下移动，即可推动储油槽内的润油油缓慢的经联通孔处渗透至润油槽处，即可实现对套座板和安装螺杆接触处进行润滑，避免对套座板和安装螺杆处造成严重的磨损。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的局部拆解结构示意图；

图3为本发明中套座板处的结构示意图；

图4为本发明中套座板处的剖视图；

图5为本发明中压力保护板处的剖视图；

图6为本发明中横向压力板的组装结构示意图。

图中：1、电堆端板板体；11、绝缘板；12、歧管；13、集流板；2、单电池；21、膜电极；22、双极板；3、颠簸位移保护机构；31、套座板；32、紧固螺钉；33、压力保护板；34、保护力度发生槽；35、弹簧；4、颠簸震动润滑机构；41、储油槽；42、密封盖；43、震动簧；44、震动推油板；45、联通孔；46、润油槽；5、封装力均匀分布机构；51、安装螺杆；52、横向压力板；53、安装槽；54、纵向压力板；55、固定座；56、螺纹套。

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1-6，本发明提供了一种燃料电池堆及燃料电池堆固定方法的技术方案：

实施例一：

根据图1、图2、图3和图6所示，一种燃料电池堆，包括两个电堆端板板体1、两个绝缘板11、两个歧管12、两个集流板13、多个单电池2、多个颠簸位移保护机构3、多个颠簸震动润滑机构4以及多个封装力均匀分布机构5，两个绝缘板11分别安装于两个电堆端板板体1的顶端和底端，两个集流板13分别安装于两个绝缘板11的顶端和底端，利用绝缘板对电堆端板板体1和单电池2之间形成一个绝缘保护，避免电流外放，使得整体的设计结构更加的安全可靠，多个单电池2位于两个集流板13之间；多个封装力均匀分布机构5设置于两个电堆端板板体1的顶端和底端，多个颠簸位移保护机构3分别设置于封装力均匀分布机构5的四边中部，多个颠簸震动润滑机构4分别设置于颠簸位移保护机构3的顶端，颠簸位移保护机构3还包括套座板31、紧固螺钉32、压力保护板33以及弹簧35；

封装力均匀分布机构5包括安装螺杆51、横向压力板52、纵向压力板54、固定座55以及螺纹套56，其中一个电堆端板板体1的顶端和另一个电堆端板板体1的底端均开设有多个安装槽53，横向压力板52安装设置于安装槽53的内侧，纵向压力板54设置于横向压力板52的顶端，利用横向压力板52和纵向压力板54的配合，即可将对单电池2的固定堆叠压力均匀的分散至电堆端板板体1的接触面处，横向压力板52和纵向压力板54的底端两侧均螺纹安装有安装螺杆51，两个安装螺杆51之间设置有固定座55，固定座55的顶端和底端转动安装有螺纹套56，螺纹套56与固定座55转动连接，安装螺杆51与螺纹套56螺纹连接，安装螺杆51与电堆端板板体1滑动连接，横向压力板52与安装槽53相适配，即可，避免由于电堆端板板体1处受力不均匀，导致膜电极21和双极板22发生翘曲变形，对电池的性能造成影响。

实施例二：

在实施例一的基础之上，如图1、图2、图3和图5所示，套座板31设置于安装螺杆51的外壁处，套座板31与安装螺杆51滑动连接，紧固螺钉32对称设置于套座板31的一侧中部，紧固螺钉32与套座板31螺纹连接，压力保护板33设置于两个紧固螺钉32的一端，利用压力保护板33对单电池2处进行阻挡，避免车辆在行驶的过程中，由于高频的颠簸，压力保护板33的一侧中部对称开设有保护力度发生槽34，弹簧35安装于保护力度发生槽34的内部底端，并可以通过改变弹簧35的压缩程度，对阻挡压力进行控制，都按照膜电极21和双极板22发生侧移，导致错位，影响本设计电能的持续供给，保护力度发生槽34与紧固螺钉32的位置对应，保护力度发生槽34的内径大于紧固螺钉32的一端外径，压力保护板33的另一侧与单电池2相贴合。

实施例三：

在实施例一的基础之上，如图1、图3和图4所示，颠簸震动润滑机构4包括储油槽41、密封盖42、震动簧43、震动推油板44、联通孔45以及润油槽46，储油槽41对称开设于套座板31的顶端，密封盖42螺纹盖接于储油槽41的内侧，震动簧43安装于密封盖42的底端，震动推油板44安装于震动簧43的下端，联通孔45开设于储油槽41的内壁下端，利用联通孔45将润滑油渗透至润油槽46处，即可实现对套座板31和安装螺杆51接触处进行润滑，避免对套座板31和安装螺杆51处造成严重的磨损，润油槽46开设于套座板31的内壁上方，联通孔45贯通至润油槽46处，润油槽46的截面为半圆形，单电池2包括膜电极21和双极板22，膜电极21和双极板22均设置于两个集流板13之间，膜电极21和双极板22交替均匀排列，实现对单电池2的堆叠，其中一个电堆端板板体1的底端一侧对称安装有歧管12。

具体使用时，本发明一种燃料电池堆固定方法，当单电池2进行堆叠完成后，将横向压力板52放于安装槽53的内侧，且横向压力板52的端面与电堆端板板体1的端面齐平，然后，将纵向压力板54分别放于电堆端板板体1和横向压力板52处，并将安装螺杆51由电堆端板板体1处插入，与横向压力板52和纵向压力板54螺纹连接，连接完成后，纵向两个安装螺杆51通过固定座55处的两个螺纹套56进行连接，即可通过转动两个螺纹套56对横向压力板52和纵向压力板54进行紧固，即可将单电池2进行固定堆叠，利用横向压力板52和纵向压力板54的配合，即可将对单电池2的固定堆叠压力均匀的分散至电堆端板板体1的接触面处；

在对安装螺杆51进行安装时，将套座板31滑动套至中部安装螺杆51的外壁处，并将其滑动至安装螺杆51的中部，然后，将颠簸位移保护机构3放置于与套座板31对应位置，通过转动紧固螺钉32，使其与套座板31螺纹安装，并将紧固螺钉32的一端插入保护力度发生槽34内，并持续的转动紧固螺钉32，利用紧固螺钉32的一端对弹簧35进行压缩，此时，弹簧35处的弹力反向作用与压力保护板33处，即可利用压力保护板33对单电池2处进行阻挡；

通过设置储油槽41、密封盖42、震动簧43以及震动推油板44，在对套座板31进行安装完成后，向储油槽41内加入一定量的润滑油，并将密封盖42盖接至储油槽41处，同时，将震动簧43和震动推油板44置于储油槽41内，在车辆行驶的过程中，震动力也会传递至套座板31处，则会使得震动簧43上下抖动，带动震动推油板44上下移动，利用储油槽41上下移动，即可推动储油槽41内的润油油缓慢的经联通孔45处渗透至润油槽46处。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种燃料电池堆，包括两个电堆端板板体（1）、两个绝缘板（11）、两个歧管（12）、两个集流板（13）、多个单电池（2）、多个颠簸位移保护机构（3）、多个颠簸震动润滑机构（4）以及多个封装力均匀分布机构（5），两个所述绝缘板（11）分别安装于两个所述电堆端板板体（1）的顶端和底端，两个所述集流板（13）分别安装于两个所述绝缘板（11）的顶端和底端，多个所述单电池（2）位于两个所述集流板（13）之间；其特征在于：多个所述封装力均匀分布机构（5）设置于两个所述电堆端板板体（1）的顶端和底端，多个所述颠簸位移保护机构（3）分别设置于所述封装力均匀分布机构（5）的四边中部，多个所述颠簸震动润滑机构（4）分别设置于所述颠簸位移保护机构（3）的顶端，所述颠簸位移保护机构（3）还包括套座板（31）、紧固螺钉（32）、压力保护板（33）以及弹簧（35），所述封装力均匀分布机构（5）包括安装螺杆（51）、横向压力板（52）、纵向压力板（54）、固定座（55）以及螺纹套（56），其中一个所述电堆端板板体（1）的顶端和另一个所述电堆端板板体（1）的底端均开设有多个安装槽（53），所述横向压力板（52）安装设置于所述安装槽（53）的内侧，所述纵向压力板（54）设置于所述横向压力板（52）的顶端，所述横向压力板（52）和纵向压力板（54）的底端两侧均螺纹安装有安装螺杆（51），两个所述安装螺杆（51）之间设置有固定座（55），所述固定座（55）的顶端和底端转动安装有螺纹套（56），所述螺纹套（56）与固定座（55）转动连接，所述安装螺杆（51）与螺纹套（56）螺纹连接，所述安装螺杆（51）与电堆端板板体（1）滑动连接，所述横向压力板（52）与安装槽（53）相适配，所述套座板（31）设置于所述安装螺杆（51）的外壁处，所述套座板（31）与安装螺杆（51）滑动连接，所述紧固螺钉（32）对称设置于所述套座板（31）的一侧中部，所述紧固螺钉（32）与套座板（31）螺纹连接，所述压力保护板（33）设置于两个紧固螺钉（32）的一端。

2.根据权利要求1所述的燃料电池堆，其特征在于：所述压力保护板（33）的一侧中部对称开设有保护力度发生槽（34），所述保护力度发生槽（34）与紧固螺钉（32）的位置对应，所述保护力度发生槽（34）的内径大于所述紧固螺钉（32）的一端外径，所述压力保护板（33）的另一侧与单电池（2）相贴合。

3.根据权利要求2所述的燃料电池堆，其特征在于：所述颠簸震动润滑机构（4）包括储油槽（41）、密封盖（42）以及震动簧（43），所述储油槽（41）对称开设于所述套座板（31）的顶端，所述密封盖（42）螺纹盖接于所述储油槽（41）的内侧，所述震动簧（43）安装于所述密封盖（42）的底端。

4.根据权利要求3所述的燃料电池堆，其特征在于：所述颠簸震动润滑机构（4）还包括震动推油板（44）、联通孔（45）以及润油槽（46），所述震动推油板（44）安装于所述震动簧（43）的下端，所述联通孔（45）开设于所述储油槽（41）的内壁下端，所述润油槽（46）开设于所述套座板（31）的内壁上方，所述联通孔（45）贯通至润油槽（46）处，所述润油槽（46）的截面为半圆形。

5.根据权利要求4所述的燃料电池堆，其特征在于：所述单电池（2）包括膜电极（21）和双极板（22），所述膜电极（21）和双极板（22）均设置于两个所述集流板（13）之间，所述膜电极（21）和双极板（22）交替均匀排列，其中一个所述电堆端板板体（1）的底端一侧对称安装有歧管（12）。

6.一种燃料电池堆的固定方法，包括权利要求5所述的一种燃料电池堆，其特征在于：其固定方法为以下步骤：

S1、当单电池（2）进行堆叠完成后，将横向压力板（52）放于安装槽（53）的内侧，且横向压力板（52）的端面与电堆端板板体（1）的端面齐平，然后，将纵向压力板（54）分别放于电堆端板板体（1）和横向压力板（52）处，并将安装螺杆（51）由电堆端板板体（1）处插入，与横向压力板（52）和纵向压力板（54）螺纹连接，连接完成后，纵向两个安装螺杆（51）通过固定座（55）处的两个螺纹套（56）进行连接，即可通过转动两个螺纹套（56）对横向压力板（52）和纵向压力板（54）进行紧固，即可将单电池（2）进行固定堆叠；

S2、在对安装螺杆（51）进行安装时，将套座板（31）滑动套至中部安装螺杆（51）的外壁处，并将其滑动至安装螺杆（51）的中部，然后，将颠簸位移保护机构（3）放置于与套座板（31）对应位置，通过转动紧固螺钉（32），使其与套座板（31）螺纹安装，并将紧固螺钉（32）的一端插入保护力度发生槽（34）内，并持续的转动紧固螺钉（32），利用紧固螺钉（32）的一端对弹簧（35）进行压缩；

S3、在对套座板（31）进行安装完成后，向储油槽（41）内加入一定量的润滑油，并将密封盖（42）盖接至储油槽（41）处，同时，将震动簧（43）和震动推油板（44）置于储油槽（41）内。

Images