CN207818788U - 一种燃料电池的短堆装配系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种燃料电池的短堆装配系统，包括锁固模块、压紧模块和燃料电池模块，所述的压紧模块向燃料电池两端施加压紧力，所述的锁固模块将压紧模块和燃料电池模块两端板固定连接，所述的压紧模块包括气缸，气缸的活塞(2)从气缸体(7)伸出，当气缸内部充压时，活塞(2)向燃料电池模块的一个端板运动并施加压紧力。与现有技术相比，本实用新型具有拆装高效、成本低、轮转效率高、装堆高精度可控等优点。

Description

一种燃料电池的短堆装配系统

技术领域

本实用新型涉及一种燃料电池装配结构，尤其是涉及一种燃料电池的短堆装配系统。

背景技术

现有的燃料电池的短堆装配结构，主要是通过两块端板在电池两侧压紧电池，然后使用螺杆、钢带等刚性结构，固定电堆，保持原有的压缩距离，从而达到预定的压紧力。

这样操作由于是距离控制，因此距离的测量带来的误差很大，对于短堆组装来说，总体压缩量在0.5mm以内，因此这种方式对于电堆压紧力的控制十分的不准确，压紧力对于电堆性能的影响十分巨大,使得最后的测试结果的可靠性大大降低。

同时这种结构需要使用压机来协助组装，由于电堆所需的压紧力很大，往往需要达到1～5吨，因此对于压机的成本需求也比较大，需要达到高精度的压机，价格会更加高昂。

这种组装方式由于操作过程较多，往往需要很长的时间组装电堆，对于操作人员的要求高，效率低下。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种燃料电池的短堆装配系统。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种燃料电池的短堆装配系统，包括锁固模块、压紧模块和燃料电池模块，所述的压紧模块向燃料电池两端施加压紧力，所述的锁固模块将压紧模块和燃料电池模块两端板固定连接，所述的压紧模块包括气缸，气缸的活塞从气缸体伸出，当气缸内部充压时，活塞向燃料电池模块的一个端板运动并施加压紧力。

所述的气缸包括气缸盖，所述的气缸体、气缸盖和活塞组成一个密封空间，所述的气缸体与燃料电池模块连接。

所述的气缸盖上设有充气口。

所述的气缸体与气缸盖之间、气缸体与活塞之间均通过密封圈连接。

所述的锁固模块包括螺栓和螺母，所述的螺栓依次穿过气缸和燃料电池模块的两个端板，所述的螺母锁紧在螺栓上，用于调节燃料电池模块的两个端板的初始间距。

所述的燃料电池模块包括两个端板以及两个端板之间依次安装的阴极绝缘板、阴极碳板、膜电极组件、阳极碳板和阳极绝缘板，所述的阳极绝缘板中内嵌负极取电板，所述的阴极绝缘板中内嵌极取电板。

所述的燃料电池模块包括设置在端板上的燃料入口、燃料出口、冷却液入口、冷却液出口、空气入口和空气出口。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)拆装高效：无需使用压机压紧电堆后，再锁紧螺母来组装电堆。对于工具的使用较少，无需使用扭力扳手紧固电堆，充气快速插拔。

(2)成本低：无需使用昂贵的压机，只需普通的气体减压设备即可组装操作。

(3)轮转效率高：对于需要多工况测试的燃料电池堆，只需简单加压即可完成电堆组装。

(4)装堆高精度可控：由于使用气压控制压紧力，电堆压紧力精度高，同时对于下压的速度也可以有效的控制，使得电堆组装更加的可控。

附图说明

图1为本实施例系统的主视剖视结构示意图；

图2为本实施例系统的俯视结构示意图；

图3为本实施例系统的模块结构示意图。

附图标记：

1为气缸盖；2为活塞；3为充气口；4为下端板；5为螺母；6为气缸盖；7为气缸体；8为螺栓；9为阴极碳板；10为膜电极组件；11为阳极碳板；12为正极取电板；13为上端板；14为；15为阳极绝缘板；16为阴极绝缘板；17为活塞密封圈；18为冷却液入口；19为空气入口；20为燃料入口；21为冷却液出口；22为空气出口；23为燃料出口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

如图1～3所示，燃料电池的短堆装配系统，包括燃料电池模块A、压紧模块B、锁固模块C。

压紧模块主要结构为气缸，气缸包括气缸体7，气缸盖6，两者之间使用端盖密封圈密封，内部有活塞2，活塞与气缸之间有活塞密封圈17提供密封。

燃料电池模块包括下端板4，下端板4上安装阴极绝缘板16，阴极绝缘板16内嵌正极取电板12，保证正极取电板12的厚度与阴极绝缘板16内嵌深度尺寸互相吻合，将阴极碳板9置于正极取电板12上方，依次摆放膜电极组件10、阳极碳板11，将负极取电板14镶嵌在阳极绝缘板15中，安装在阳极碳板11上方，上端板13上依次安装冷却液入口18、空气入口19、燃料入口20、冷却液出口21、空气出口22、燃料出口23，之后将整体安装于阳极绝缘板15上方。

锁固模块主要使用螺栓8，穿过燃料电池模块及压紧模块的预留孔，之后锁上螺母5，调整上端板13与下端板4的间距，保持间距一致即可。

本实用新型系统中各主要部件的作用：

气缸盖1：与气缸体及活塞组成一个密闭空间，同时连接充气口，以及紧固螺母。

活塞2：通过气压来给予燃料电池持续稳定的压紧力。

充气口3：冲入高压气体，控制活塞的压紧力。

下端板4：提供刚度，给予碳板均匀的压紧力。

螺母5：与螺栓配合提供反向的支撑力。

端盖密封圈6：气缸盖与气缸体之间提供密封，保证压力的稳定。

气缸体7：与气缸盖及活塞组成一个密闭分空间。

螺栓8：与螺母配合提供反向的支撑力。

阴极碳板9：提供均匀的气体通道。

膜电极组件10：电化学反应产电。

阳极碳板11：提供均匀的气体通道。

正极取电板12：输出电源正极。

上端板13：提供刚度，给予碳板均匀的压紧力。

负极取电板14：输出电源负极。

阳极绝缘板15：隔开端板与碳板，防止短路。

阴极绝缘板16：隔开端板与碳板，防止短路。

活塞密封圈17：活塞与气缸体之间提供密封，保证压力的稳定。

冷却液入口18：冷却液接口，电堆散热。

空气入口19：空气接口，提供氧气。

燃料入口20：燃料接口，提供燃料。

冷却液出口21：冷却液接口，电堆散热。

空气出口22：空气接口，排出多余空气及反应产物。

燃料出口23：燃料接口，排出多余燃料及反应产物。

工作原理：

通过在一侧端板处增加一个气缸结构，电堆组装后，通过螺母5调整整个电堆的平行度，之后通过充气口3，充入氮气，对燃料电池进行加压，根据气体的给定流量，可以有效的控制压力的增长曲线。同时这样安装大大的减少了燃料电池电堆的组装步骤，使得短堆的拆装更加的便捷高效，降低了对操作人员的技能要求，也对燃料电池的压紧力有了非常有效的控制。后期想要改变压紧力也变得非常方便，无需重新拆装电堆，可以通过改变冲压气体的气压来改变燃料电池的压紧力，并且兼容在线测试的功能。

Claims (7)

1.一种燃料电池的短堆装配系统，包括锁固模块、压紧模块和燃料电池模块，所述的压紧模块向燃料电池两端施加压紧力，所述的锁固模块将压紧模块和燃料电池模块两端板固定连接，其特征在于，所述的压紧模块包括气缸，气缸的活塞(2)从气缸体(7)伸出，当气缸内部充压时，活塞(2)向燃料电池模块的一个端板运动并施加压紧力。

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池的短堆装配系统，其特征在于，所述的气缸包括气缸盖(1)，所述的气缸体(7)、气缸盖(1)和活塞(2)组成一个密封空间，所述的气缸体(7)与燃料电池模块连接。

3.根据权利要求2所述的一种燃料电池的短堆装配系统，其特征在于，所述的气缸盖(1)上设有充气口(3)。

4.根据权利要求2所述的一种燃料电池的短堆装配系统，其特征在于，所述的气缸体(7)与气缸盖(1)之间、气缸体(7)与活塞(2)之间均通过密封圈连接。

5.根据权利要求1所述的一种燃料电池的短堆装配系统，其特征在于，所述的锁固模块包括螺栓(8)和螺母(5)，所述的螺栓(8)依次穿过气缸和燃料电池模块的两个端板，所述的螺母(5)锁紧在螺栓(8)上，用于调节燃料电池模块的两个端板的初始间距。

6.根据权利要求1所述的一种燃料电池的短堆装配系统，其特征在于，所述的燃料电池模块包括两个端板以及两个端板之间依次安装的阴极绝缘板(16)、阴极碳板(9)、膜电极组件(10)、阳极碳板(11)和阳极绝缘板(15)，所述的阳极绝缘板(15)中内嵌负极取电板(14)，所述的阴极绝缘板(16)中内嵌极取电板(12)。

7.根据权利要求1所述的一种燃料电池的短堆装配系统，其特征在于，所述的燃料电池模块包括设置在端板上的燃料入口(20)、燃料出口(23)、冷却液入口(18)、冷却液出口(21)、空气入口(19)和空气出口(22)。