CN212695200U - 电堆稳压式压紧结构及电堆系统 - Google Patents

电堆稳压式压紧结构及电堆系统 Download PDF

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史蒂文·埃德加·霍尔伯格
伊丽莎白·芬克·伍拉厄姆斯
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Shanghai Yunliang New Energy Technology Co ltd
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Shanghai Yunliang New Energy Technology Co ltd
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Abstract

本实用新型提供一种电堆稳压式压紧结构及电堆系统，包括：施压于电堆的电堆压板，电堆压板背向电堆的一侧设有第一盲孔；施压于电堆压板的弹性件压板，弹性件压板朝向电堆压板的一侧设有与第一盲孔相互对齐的第二盲孔，第二盲孔和第一盲孔共同限定形成储能腔，储能腔内设有具有中心孔的压缩弹性元件，第二盲孔内设有伸入于第一盲孔的限位凸台，限位凸台穿设于压缩弹性元件的中心孔并且限位凸台的高度小于储能腔的高度；绑扎组件，绑扎组件将电堆、电堆压板以及弹性件压板封装成一个整体，并且使电堆压板和弹性件压板之间始终处于硬限位关系。本实用新型能够使电堆在全生命周期内，在通气运行或者不通气运行的工况下，所受的压紧力保持稳定。

Description

电堆稳压式压紧结构及电堆系统
技术领域
本实用新型涉及燃料电池技术领域，特别是涉及一种电堆稳压式压紧结构及电堆系统。
背景技术
质子交换膜燃料电池是一种通过电化学方法将化学能直接转化成电能的机构装置。已经在工业、家用电器以及新能源汽车进行了广泛的应用。燃料电池包括阳极板、阴极板、膜电极(MEA)等部件组成。氢气在燃料电池中，通过催化剂催化反应，分解为质子和电子，质子通过质子交换膜到达阴极，电子通过外电路到达阴极，在催化剂的作用下与氧气进行反应，生成水，并且产生电能。其具有高效，环保，清洁等优势。
电堆通常是由几十、甚至数百片单电池相互堆叠而成。电堆需要被压缩加载，以确保单电池阴阳极板、气体扩散层(GDL)以及催化剂层之间的接触电阻较低。燃料电池的内部的接触电阻直接和压紧力的大小相关。压紧力过小，会导致接触电阻过大，影响电堆性能。压紧力过大，会导致气体扩散层被压缩过量，影响气体的流通，从而也影响电堆的性能。
现有的电堆压紧力保持机构虽然对电堆压紧作用，但是压紧力会发生变化，导致电堆的压缩量发生变化，对应单电池的压紧状况也随之发生变化，从而不能有效保证单电池所受压紧力的稳定。
实用新型内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种电堆稳压式压紧结构及电堆系统，能够使电堆在全生命周期内，在通气运行或者不通气运行的工况下，所受的压紧力保持稳定。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种电堆稳压式压紧结构，包括：
施压于电堆的电堆压板，电堆压板背向电堆的一侧设有第一盲孔；
施压于电堆压板的弹性件压板，弹性件压板朝向电堆压板的一侧设有与第一盲孔相互对齐的第二盲孔，第二盲孔和第一盲孔共同限定形成储能腔，储能腔内设有具有中心孔的压缩弹性元件，第二盲孔内设有伸入于第一盲孔的限位凸台，限位凸台穿设于压缩弹性元件的中心孔并且限位凸台的高度小于储能腔的高度；
绑扎组件，绑扎组件将电堆、电堆压板以及弹性件压板封装成一个整体，并且使电堆压板和弹性件压板之间始终处于硬限位关系。
优选地，所述第一盲孔的数量为多个并且所有第一盲孔沿电堆压板长度方向直线均布；所述第二盲孔的数量为多个并且所有第二盲孔与所有第一盲孔一一对应。
优选地，所述压缩弹性元件由多个碟簧堆叠而成。
优选地，所述绑扎组件由多条扎带构成。
优选地，所述储能腔呈圆柱状。
优选地，所述第一盲孔呈二级阶梯孔状，第一盲孔包括大径孔部和小径孔部；所述压缩弹性元件伸缩方向上的一端抵接于大径孔部的孔底，所述限位凸台间隙配合于小径孔部的孔底。
本实用新型还提供一种电堆系统，包括电堆以及所述电堆稳压式压紧结构。
优选地，所述电堆由多个单体电池叠置而成，每个单体电池带有弹性密封件。
如上所述，本实用新型的电堆稳压式压紧结构及电堆系统，具有以下有益效果：设于电堆压板的第一盲孔和设于弹性件压板的第二盲孔共同限定形成储能腔，储能腔内设有具有中心孔的压缩弹性元件，第二盲孔内设有伸入于第一盲孔的限位凸台，限位凸台穿设于压缩弹性元件的中心孔，这样能够对压缩弹性元件起到定位作用。绑扎组件将电堆、电堆压板以及弹性件压板封装成一个整体，并且使电堆压板和弹性件压板之间始终处于硬限位关系，这样能够使压缩弹性元件保持同一种压缩状态，即压缩弹性元件通过电堆压板间接施加于电堆的弹性力保持不变。因此，本实用新型的电堆稳压式压紧结构能够使电堆在全生命周期内，在通气运行或者不通气运行的工况下，所受的压紧力保持稳定。
附图说明
图1显示为本实用新型的电堆系统的示意图；
图2显示为本实用新型的电堆稳压式压紧结构的示意图；
图3显示为电堆压板的示意图；
图4显示为弹性件压板的示意图；
图5显示为压缩弹性元件的示意图。
元件标号说明
1 电堆
2 电堆压板
21 第一盲孔
211 大径孔部
212 小径孔部
3 弹性件压板
31 第二盲孔
32 限位凸台
4 压缩弹性元件
41 碟簧
5 绑扎组件
51 扎带
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
须知，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
如图1和图2所示，本实用新型还提供一种电堆系统，包括电堆1以及电堆稳压式压紧结构。上述电堆1由多个单体电池叠置而成，每个单体电池带有弹性密封件。
如图2至图4所示，上述电堆稳压式压紧结构，包括：
施压于电堆1的电堆压板2，电堆压板2背向电堆1的一侧设有第一盲孔21；
施压于电堆压板2的弹性件压板3，弹性件压板3朝向电堆压板2的一侧设有与第一盲孔21相互对齐的第二盲孔31，第二盲孔31和第一盲孔21共同限定形成储能腔，储能腔内设有具有中心孔的压缩弹性元件4，第二盲孔31内设有伸入于第一盲孔21的限位凸台32，限位凸台32穿设于压缩弹性元件4的中心孔并且限位凸台32的高度小于储能腔的高度；
绑扎组件5，绑扎组件5将电堆1、电堆压板2以及弹性件压板3封装成一个整体，并且使电堆压板2和弹性件压板3之间始终处于硬限位关系。
在本实用新型中，设于电堆压板2的第一盲孔21和设于弹性件压板3的第二盲孔31共同限定形成储能腔，储能腔内设有具有中心孔的压缩弹性元件4，第二盲孔31内设有伸入于第一盲孔21的限位凸台32，限位凸台32穿设于压缩弹性元件4的中心孔，这样能够对压缩弹性元件4起到定位作用。绑扎组件5将电堆1、电堆压板2以及弹性件压板3封装成一个整体，并且使电堆压板2和弹性件压板3之间始终处于硬限位关系，这样能够使压缩弹性元件4保持同一种压缩状态，即压缩弹性元件4通过电堆压板2间接施加于电堆1的弹性力保持不变。例如，当电堆1通气运行时，由于压缩弹性元件4的压缩状态保持不变，因通气运行而产生的额外压力由电堆压板2和弹性件压板3之间的硬限位关系承受平衡，同时也由绑扎组件5承受平衡，从而使电堆1所受到的压紧力始终稳定。因此，本实用新型的电堆稳压式压紧结构能够使电堆1在全生命周期内，在通气运行或者不通气运行的工况下，所受的压紧力保持稳定。
上述储能腔的高度是基于电堆1所需压紧力、电堆系统在装配时的压力损失以及压缩弹性元件4的特性曲线进行确定的。
为了使上述电堆1受力均匀，上述第一盲孔21的数量为多个并且所有第一盲孔21沿电堆压板2长度方向直线均布；上述第二盲孔31的数量为多个并且所有第二盲孔31与所有第一盲孔21一一对应。
如图5所示，上述压缩弹性元件4由多个碟簧41堆叠而成。装配时，限位凸台32穿设于所有碟簧41的中心孔。
如图2所示，上述绑扎组件5由多条扎带51构成。扎带51由不伸缩的金属材料制成，扎带51的两端通过焊接工艺相连，对电堆1的压紧效果好。
为了适配上述压缩弹性元件4的形状，上述储能腔呈圆柱状。
为了便于装配上述电堆压板2和弹性件压板3，上述第一盲孔21呈二级阶梯孔状，第一盲孔21包括大径孔部211和小径孔部212；上述压缩弹性元件4伸缩方向上的一端抵接于大径孔部211的孔底，上述限位凸台32间隙配合于小径孔部212的孔底。
综上所述，本实用新型的电堆稳压式压紧结构及电堆系统能够使电堆在全生命周期内，在通气运行或者不通气运行的工况下，所受的压紧力保持稳定。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种电堆稳压式压紧结构，其特征在于，包括：
施压于电堆(1)的电堆压板(2)，电堆压板(2)背向电堆(1)的一侧设有第一盲孔(21)；
施压于电堆压板(2)的弹性件压板(3)，弹性件压板(3)朝向电堆压板(2)的一侧设有与第一盲孔(21)相互对齐的第二盲孔(31)，第二盲孔(31)和第一盲孔(21)共同限定形成储能腔，储能腔内设有具有中心孔的压缩弹性元件(4)，第二盲孔(31)内设有伸入于第一盲孔(21)的限位凸台(32)，限位凸台(32)穿设于压缩弹性元件(4)的中心孔并且限位凸台(32)的高度小于储能腔的高度；
绑扎组件(5)，绑扎组件(5)将电堆(1)、电堆压板(2)以及弹性件压板(3)封装成一个整体，并且使电堆压板(2)和弹性件压板(3)之间始终处于硬限位关系。
2.根据权利要求1所述的电堆稳压式压紧结构，其特征在于：所述第一盲孔(21)的数量为多个并且所有第一盲孔(21)沿电堆压板(2)长度方向直线均布；所述第二盲孔(31)的数量为多个并且所有第二盲孔(31)与所有第一盲孔(21)一一对应。
3.根据权利要求1所述的电堆稳压式压紧结构，其特征在于：所述压缩弹性元件(4)由多个碟簧(41)堆叠而成。
4.根据权利要求1所述的电堆稳压式压紧结构，其特征在于：所述绑扎组件(5)由多条扎带(51)构成。
5.根据权利要求1所述的电堆稳压式压紧结构，其特征在于：所述储能腔呈圆柱状。
6.根据权利要求1所述的电堆稳压式压紧结构，其特征在于：所述第一盲孔(21)呈二级阶梯孔状，第一盲孔(21)包括大径孔部(211)和小径孔部(212)；所述压缩弹性元件(4)伸缩方向上的一端抵接于大径孔部(211)的孔底，所述限位凸台(32)间隙配合于小径孔部(212)的孔底。
7.一种电堆系统，其特征在于：包括电堆(1)以及如权利要求1至权利要求6任一项所述的电堆稳压式压紧结构。
8.根据权利要求7所述的电堆系统，其特征在于：所述电堆(1)由多个单体电池叠置而成，每个单体电池带有弹性密封件。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113745624A (zh) * 2021-07-30 2021-12-03 东风汽车集团股份有限公司 一种燃料电池电堆、燃料电池以及车辆
CN114894359A (zh) * 2022-03-31 2022-08-12 东风汽车集团股份有限公司 一种燃料电池电堆紧固力检测方法及装置

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