CN202772229U - 一种质子交换膜燃料电池整体活化夹具 - Google Patents

一种质子交换膜燃料电池整体活化夹具 Download PDF

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Abstract

一种质子交换膜燃料电池发电机整体活化夹具，由二个夹具（1）、二块绝缘板（2）、二个取电板（3）、二个单电池（5）和一个氢气辅助板（6）构成，它们之间通过螺栓紧固所述的二个夹具（1）内壁依次设有二块绝缘板（2）、二块取电板（3）和二个单电池（5），其中一个单电池（5）和一块取电板（3）之间设有氢气辅助板（6），其特征在于：所述的另一个单电池（5）和另一个取电板（3）之间设有空气辅助板（4），空气辅助板（4）上设有空气流道槽与单电池（5）上的空气板流道槽相配合形成空气通道（7）。本实用新型，提高了空气通道宽度，使参与反应的空气量大大增加，增加了单电池空气流量，提高了活化速度及生产效率，性能提升均衡。

Description

一种质子交换膜燃料电池整体活化夹具
技术领域
本实用新型属于新能源技术领域，涉及到一种质子交换膜燃料电池发电机整体活化夹具。
背景技术
燃料电池是一种能够将燃料和氧化剂中的化学能通过电化学反应转变为电能的连续发电装置。目前应用前景最为广泛并且发展得相对成熟的是质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC），以下简称为燃料电池。该装置的核心部件是膜电极（Membrane Electrode Assembly, MEA），膜电极由一片聚合物离子交换膜、膜两面结合的催化层（通常采用Pt/C催化剂和离子导体制备）以及扩散层（如碳纸、金属网等）组成。
    目前燃料电池的生产，主要由碳板加工工段、膜电极制作工段、单电池组装活化工段、电堆组装工段和电堆检测工段五部分组成。其中，单电池组装活化在整个生产工程中是生产效率最低的一个工段。
在燃料电池的生产中，每一个单电池都需要活化，从将单电池装入夹具中拧紧到活化完成，大约需要55min，单电池活化过程是非常耗费时间的，制造效率低下，影响全工段的生产效益。
发明内容
针对以上不足，本实用新型的目的在于提供一种质子交换膜燃料电池整体活化夹具，设计了空气辅助板，采用多个单电池集成活化方案，解决了多块单电池活化过程中的不足，提高活化效率，使各单电池性能更加均一，提升活化效率。
本实用新型的技术方案是通过以下方式实现的：一种质子交换膜燃料电池发电机整体活化夹具，由二个夹具、二块绝缘板、二个取电板、二个单电池和一个氢气辅助板构成，它们之间通过螺栓紧固，所述的二个夹具内壁依次设有二块绝缘板、二块取电板和二个单电池，其中一个单电池和一块取电板之间设有氢气辅助板，其特征在于：所述的另一个单电池和另一个取电板之间设有空气辅助板，空气辅助板上设有空气流道槽与单电池上的空气板流道槽相配合形成空气通道。
所述的空气通道的大小与二块单电池中的空气通道面积相同。
所述的夹具为电池端压板，起紧固支撑作用。
所述的螺栓作用在于紧固电池端压板，其紧固力为5N。
本实用新型，空气辅助板的设立，提高了空气通道宽度，使参与反应的空气量大大增加，增加了单电池空气流量，提高了活化速度及生产效率，性能提升均衡。
附图说明
图1是本实用新型的三维效果图。
图2是本实用新型的俯视图。
图3是本实用新型的侧视图。
图4是单电池示意图。
图5是整体活化有空气辅助板和无空气辅助板活化数据对比曲线图。
图6是现有技术的示意图。
具体实施方式
实施例1：
一种实用化的质子交换膜燃料电池发电机单电池活化夹具，由燃料电池夹具1、绝缘板2、取电板3、空气辅助板4、单电池5、氢气辅助板6、空气通道7等构成，它们之间通过螺栓紧固所述的二个夹具1内壁依次设有二块绝缘板2、二块取电板3和二个单电池5，其中一个单电池5和一个取电板3之间设有氢气辅助板6，所述的另一个单电池5和另一个取电板3之间设有空气辅助板4，空气辅助板4上设有空气流道槽与单电池5上的空气板流道槽相配合形成空气通道7，使得空气极空气通道7面积增大。所述的绝缘板2作用在于防止电池通过夹具短路或泄漏产生危险。取电板3作用在于收集单电池电流。
由图2知，是图1的俯视图。空气通道7的大小与二块单电池中的空气通道9面积相同。使得两个单电池5通道面积相等，过气量相等，使得用于参与反应的空气量也相等，提高单电池的活化效率。
由图3知，是图1的侧视图。所述的夹具1为电池端压板，起紧固支撑作用。螺栓8作用在于紧固电池端压板，其紧固力为5N左右。
    由图4知，是单电池示意图。单电池5的二侧分别设有氢气辅助板6和空气辅助板4，它们均设有空气通道。
由图5知，是整体活化有空气辅助板和无空气辅助板活化数据对比曲线图。
由图6知，是现有技术的示意图。由碳板加工工段、膜电极制作工段、单电池组装活化工段、电堆组装工段和电堆检测工段五部分组成。其中，单电池组装活化在整个生产工程中是生产效率最低的一个工段。
本实用新型，当给燃料电池夹具通入空气时，空气经过空气板的空气通道进入电池内部，参与电池内部的化学反应。由于空气辅助板4的存在，使得两块单电池空气通道7和通道9面积理论上相同，理论通过空气量也相接近。使得单电池功率的均一性及散热性都较好，提高了活化生产效率。 
表1是活化时间数据对比。
表2是无辅助板整体活化电池活化数据。
表3是有辅助板整体活化电池活化数据。
现有技术即无空气辅助板4，由表2数据知，活化效率很慢，电压上升的较慢，所耗时间55分钟，无辅助板单电池性能还是很低的。
本实用新型，改进了活化生产夹具，通过整体活化方案，提高了生产产量，针对设计了空气辅助板，使得活化效率提高一倍。由表3数据知，活化时间半小时，两单电池性能都很高。 
下表是单电池活化和2个整体活化耗用时间对比数据。
表1
  1个单电池活化耗时 2个单电池分开活化耗时 本实施方案
装配时间 25min 50min 35min
活化时间 30min 60min 30min
总时间 55min 110min 65min
表2：
时间 1号单电池电压(V) 氢气辅助板侧单电池电压(V) 电流（A） 温度℃
13：20 0.263 0.326 57 25
13：25 0.275 0.34 64 35
13：30 0.292 0.353 68 42
13：35 0.275 0.395 72 46
13：45 0.286 0.414 设定恒流70 50
13：50 0.376 0.455 70 45
14：00 0.388 0.434 70 45
14：15 0.4 0.466 70 47
表3：
时间 1号单电池电压(V) 氢气辅助板侧单电池电压(V) 电流（A） 温度℃
10：50 开路0.885 开路0.920   18
10：52 0.316 0.372 76 25
10：55 0.315 0.405 82.5 34
11：09 0.420 0.536 75 45
11：15 0.468 0.516 75 43
11：23 0.514 0.534 70 42
  开路0.953 开路0.96    

Claims (4)

1.一种质子交换膜燃料电池发电机整体活化夹具，由二个夹具（1）、二块绝缘板（2）、二个取电板（3）、二个单电池（5）和一个氢气辅助板（6）构成，它们之间通过螺栓紧固所述的二个夹具（1）内壁依次设有二块绝缘板（2）、二块取电板（3）和二个单电池（5），其中一个单电池（5）和一块取电板（3）之间设有氢气辅助板（6），其特征在于：所述的另一个单电池（5）和另一个取电板（3）之间设有空气辅助板（4），空气辅助板（4）上设有空气流道槽与单电池（5）上的空气板流道槽相配合形成空气通道（7）。
2. 根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池发电机整体活化夹具，其特征在于：所述的空气通道（7）的大小与二块单电池中的空气通道（9）面积相同。
3. 根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池发电机整体活化夹具，其特征在于：所述的夹具（1）为电池端压板，起紧固支撑作用。
4. 根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池发电机整体活化夹具，其特征在于：所述的螺栓（8）作用在于紧固电池端压板，其紧固力为5N。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104681830A (zh) * 2013-12-03 2015-06-03 航天新长征电动汽车技术有限公司 一种燃料电池模块化集装体
CN110508547A (zh) * 2019-08-07 2019-11-29 浙江锋源氢能科技有限公司 燃料电池双极板的清洗装置

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