CN203659993U - 一种燃料电池固定装置 - Google Patents
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Abstract
本实用型新公开一种燃料电池固定装置，包括适配于燃料电池组两端的端板和将两端的端板紧密连接的紧固件，其特征在于：所述端板包括外端板、压力缓冲器和压力分散均衡板三部分；所述压力缓冲器为弹性部件，垂直设置在所述外端板和压力分散均衡板之间；所述紧固件为工字型片状结构，安装在燃料电池组的侧面，其两端分别与燃料电池组两端的端板固定连接。本实用新型通过自身内部的压力调节，来解决因电堆各零部件加工误差所造成的电堆内部受力不均局部压力过大，电堆四周外观尺寸差异较大的问题；可以减小对电堆内部各器件加工公差的要求，有效的降低了电堆内部各部件的加工成本，提高了生产效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池固定装置。
背景技术
燃料电池以其能量转换效率高、噪音低、低碳、零排放、使用灵活方便、操作温度低、能量密度高等优点，越来越被人们喜爱和使用。燃料电池主要分为磷酸盐燃料电池(PAFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC)、碱性燃料电池(AFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)等五大类。燃料电池通常需要将多个单体电池通过串联的方式组装成电堆。电堆的内部设计和装配技术决定电堆的性能，决定电堆的输出。
燃料电池电堆主要由膜电极(MEA)、双极板、集电板、端板和紧固螺栓等组成。燃料电池固定领域，传统的固定方式是利用两个外端板多根固定螺杆进行连接固定，这种固定模式对MEA、双极板和端板等加工公差要求较高，增大了电堆的生产成本。若电堆各部件的加工精度不够，导致电堆内部受压力不均，会造成电堆四周的尺寸误差较大，不便于电堆产品规格化生产；由于电堆内部受压力不均，会造成电堆内部的部件接触松紧度不一样，导致电堆的内阻增大，随着电堆使用，性能会大幅下降。有时候，电堆内部受压力不均，会造成双极板或MEA损坏。
传统的电堆紧固采用螺栓固定，在电堆的使用随着电堆的热胀冷缩和搬运过程中震动导致螺栓的螺母松动，轻则电堆的接触电阻增大，导致电堆的性能下降，降低了电堆的寿命，重则，电堆漏气，由于氢气的泄漏，有可能会发生爆炸现象。
发明名称为《用于电池系统的端板及使用此端板的电池系统》(申请号：200810088784.2)，公开了一种用于电池系统的端板，该端板为多个肋结构以层叠的方式配制，以使端板具有较强的结构刚性，压力得到均匀分布在电池组上，但是该结构在MEA和电池双极板厚度的加工公差较大时，依然无法解决压力均衡的问题。
发明名称为《具有均布压力装置的燃料电池》(申请号：01124222.1)公开了一种具有均布压力装置的燃料电池，包括二端版，各端板具有一中央区域及一周缘区域，设于该二端板的中央区域间的燃料电池堆，设于该二端板上的一系结 装置，以及一均布压力装置，包括至少一压力风箱、固设于该电池堆与其中以端板间。通过均布压力装置调整因热胀冷缩所引起的压力变化，该结构中压力风箱直接与电池堆接触，需要压力风箱的面积几乎接近电池堆的面积，结构比较复杂；否则压力风箱的位置变化就会导致压力变化，无法达到均衡压力的目的。
发明名称为《燃料电池端板》(申请号为200480001636.2)，公开了一种燃料电池端板，包括第一、第二结构部件，连接第一结构部件和第二结构部件的多个垂直部件，燃料电池端板构造成贴合与燃料电池的表面以沿所述燃料电池的表面传递基本恒定压力。在燃料电池端板变形或贴合于终端燃料电池的不平行表面的示例中，端板的第一和第二结构部件基本平行以跨过终端燃料电池的表面传递基本恒定的压力。该结构不能有效解决结构内部压力平衡的问题。
发明内容
发明目的：本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种使燃料电池电堆内部压力均衡的燃料电池固定装置。
技术方案：本实用新型所述的燃料电池固定装置，包括适配于燃料电池组两端的端板和将两端的端板紧密连接的紧固件，所述端板包括外端板、压力缓冲器和压力分散均衡板三部分；所述压力缓冲器为弹性部件，垂直设置在所述外端板和压力分散均衡板之间；所述紧固件为工字型片状结构，安装在燃料电池组的侧面，其两端分别与燃料电池组两端的端板固定连接。通过紧固件把电池组两端的端板紧密连接在一起，压力缓冲器和压力分散均衡板可以有效的调节由于MEA和电池双极板厚度的加工公差，所造成的电堆四周高度不均一和内部受力不均衡的现象。
为了防止压力缓冲器滑动，所述外端板的内侧面上设置有压力缓冲器固定柱，压力缓冲器的一端套设在压力缓冲器固定柱上。
优选地，所述压力缓冲器内部为圆柱形结构。
为了方便电堆的固定，所述外端板的侧边上设置有与紧固件端部适配的T型卡槽；所述压力分散均衡板的侧边对应位置设置有与紧固件中部适配的卡槽。所述紧固件通过螺栓固定在所述外端板的T型卡槽和所述压力分散均衡板的卡槽中。
优选地，所述压力缓冲器为弹性性能的金属材料或非金属材料制成。
本实用新型与现有技术相比，其有益效果是：1、本实用新型通过自身内部 的压力调节，来解决因电堆各零部件加工误差所造成的电堆内部受力不均局部压力过大，电堆四周外观尺寸差异较大的问题；可以减小对电堆内部各器件加工公差的要求，有效的降低了电堆内部各部件的加工成本，提高了生产效率。由于电堆内部的压力自调节，提高了电堆寿命与性能。2、工字型紧固件的设计，弥补了传统的电堆采用螺栓固定，在电堆的使用随着电堆的热胀冷缩和搬运过程中震动导致螺栓的螺母松动，导致电堆的接触电阻增大，电堆的性能下降，降低了电堆的寿命，严重时，电堆漏气，由于氢气的泄漏，有可能会发生爆炸现象的缺陷，工字型紧固件外型尺寸均一，提高了电堆的组装效率，便于电堆的产业化组装。工字型紧固件采用螺钉固定，与工字型紧固件卡槽，形成“三维一体”的固定模式，保证外观尺寸的均一。3、本实用新型内有自调节压力系统，外有工字型紧固件，在保证外观尺寸不变的条件下，可以满足电堆内部由于热胀冷缩空间需求。
附图说明
图1为本实用新型中燃料电池电堆的结构示意图；
图2为燃料电池电堆内部结构图。
具体实施方式
下面对本实用新型技术方案进行详细说明，但是本实用新型的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1：一种燃料电池固定装置，包括适配于燃料电池组4两端的端板和将两端的端板紧密连接的紧固件3，所述端板包括外端板1、压力缓冲器5和压力分散均衡板2三部分；所述压力缓冲器5为弹性部件，垂直设置在所述外端板1和压力分散均衡板2之间；所述紧固件3为工字型片状结构，安装在燃料电池组4的侧面，其两端分别与燃料电池组4两端的端板固定连接。
每个电堆内部可以根据电堆的尺寸大小来合理的设置压力缓冲器，压力缓冲器5分别套在压力缓冲器固定柱上，以便于防止压力缓冲器的滑动。所述压力缓冲器内部为圆柱形结构，为弹性性能的金属材料或非金属材料制成。
所述外端板的侧边上设置有与紧固件端部适配的T型卡槽6；所述压力分散均衡板的侧边对应位置设置有紧固件中部适配的卡槽。所述紧固件通过螺栓固定在所述外端板的T型卡槽6和所述压力分散均衡板的卡槽中。
工作原理：燃料电池在一定的装堆压力下，将电堆压到所需要的高度，分别 将工字型紧固件卡在端板四周侧边上的卡槽中，然后用螺钉将工字型紧固件与端板固定在一起，形成该实用新型独有的“三维一体”电堆固定装置，保证了电堆外观尺寸的均一性。在一定的压力下，压力缓冲器会有一定的形变，通过压力缓冲器的形变量来调整电堆的内部受力，由弹性形变所产生的内部自调节力，通过压力分散均衡板传导给电堆内部各个电池单元，有效的降低了因双极板和膜电极的加工公差所导致的内部应力，从而可以调整电堆的外部尺寸，使之达到均一。工字型紧固件两端卡在相应的端板卡槽里面，两端分别受到向外的弹力，可以有效减少在电堆使用过程中出现的电堆的紧固力减小的情况，非常便于电堆的组装。工字型紧固件的材质包括但不限于金属材料和非金属材料。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (6)
1.一种燃料电池固定装置，包括适配于燃料电池组两端的端板和将两端的端板紧密连接的紧固件，其特征在于：所述端板包括外端板、压力缓冲器和压力分散均衡板三部分；所述压力缓冲器为弹性部件，垂直设置在所述外端板和压力分散均衡板之间；所述紧固件为工字型片状结构，安装在燃料电池组的侧面，其两端分别与燃料电池组两端的端板固定连接。
2.根据权利要求1所述的燃料电池固定装置，其特征在于：所述外端板的内侧面上设置有压力缓冲器固定柱，压力缓冲器的一端套设在压力缓冲器固定柱上。
3.根据权利要求1所述的燃料电池固定装置，其特征在于：所述压力缓冲器内部为圆柱形结构。
4.根据权利要求1所述的燃料电池固定装置，其特征在于：所述外端板的侧边上设置有与紧固件端部适配的T型卡槽；所述压力分散均衡板的侧边对应位置设置有与紧固件中部适配的卡槽。
5.根据权利要求4所述的燃料电池固定装置，其特征在于：所述紧固件通过螺栓固定在所述外端板的T型卡槽和所述压力分散均衡板的卡槽中。
6.根据权利要求1所述的燃料电池固定装置，其特征在于：所述压力缓冲器为弹性性能的金属材料或非金属材料制成。
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