CN221041169U - 用于燃料电池的端板 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于燃料电池的端板，包括板体、多个固定孔和两个通气孔。固定孔设置在板体的边缘处，两个通气孔设置在板体的顶部或底部。其中板体的中间部分设置有镂空部，板体的外边界处设置有多个凹陷部。本实用新型提供的端板，利用镂空部和凹陷部，极大减小了端板的重量，并通过定位孔使端板与电池的其他零件对齐，保证电池的密封性。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃料电池领域，特别是关于一种用于燃料电池的端板。
背景技术
高温燃料电池是基于氧化还原反应，将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的一种发电装置，氧化还原反应包括基于质子交换膜的水电解过程和燃料电池反应。电池中的活性物质不断地从外部送入正、负电极，反应产物从电池中排出，可以连续使用。并且由于能量转换不受卡诺循环的限制并且附加产物只有水，水在高温环境下以水蒸气的方式从电池内排出，因此高温燃料电池具有能量转换效率高并且环境友好的特点。
目前燃料电池一般是在多个堆叠的反应单元的两端安装端板，利用螺杆、螺母和垫片等连接装置对两侧的端板进行连接和固定，使端板对中间的反应单元和其他板状零件进行固定和保护，由于端板的厚度和尺寸较大，导致整个电池的重量增加，并且端板的另一作用是为了使反应单元内的密封垫圈紧贴在膜电极和双极板的表面，由于密封垫圈为镂空状，而现有的端板为实心的板体，导致大部分的夹持力无法有效传递至密封垫圈处，反而传递至密封垫圈两侧的双极板和膜电极的中间部位，严重时甚至造成双极板和膜电极的损坏。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种用于燃料电池的端板，通过设置镂空部和凹陷部，极大减小了端板的重量。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种端板，包括板体、多个固定孔和两个通气孔。固定孔靠近板体的边界设置，两个通气孔均设置在板体的顶部或底部。其中板体的中间部分设置有镂空部，板体的外边界处设置有多个凹陷部。
在一个或多个实施方式中，多个固定孔整体呈环绕状设置，每个固定孔均靠近板体的外边界。
在一个或多个实施方式中，固定孔沿着板体的内边界的中垂线呈对称设置。
在一个或多个实施方式中，每个固定孔处设置有凹槽。
在一个或多个实施方式中，两个通气孔设置在板体的顶部或底部的同一水平线上。
在一个或多个实施方式中，板体由耐高温绝缘材料制成，耐高温绝缘材料为PEEK、PI、PBI、PAI、PTFE材料或特异复合材料。
在一个或多个实施方式中，板体的形状为N边形，其中N≥3。
在一个或多个实施方式中，板体的每个外边界至少有1个凹陷部，凹陷部沿着板体内边界的中垂线呈对称设置。
在一个或多个实施方式中，靠近板体的外边界处设置有两个定位孔，两个定位孔分别设于板体的顶部和底部。
在一个或多个实施方式中，凹陷部和凹槽在板体上通过注塑成型，或者，凹陷部和凹槽通过冲压和机械加工在板体上成型。
与现有技术相比，如本实用新型的用于燃料电池的端板，利用定位孔使端板与电池的其他零件对齐，保证电池的密封性。端板的中间镂空，大大减小了端板的重量，端板不用再与电池内的反应单元等零件接触，能够更均匀地对电池内的密封垫圈施加压力，使密封垫圈能够更好地与电池内的零件相贴合，提高了电池整体的密封性。端板边界处的凹陷部，能够进一步减小端板的重量。
附图说明
图1为本实用新型一实施方式的矩形端板的结构示意图；
图2为本实用新型一实施方式的六边形状的端板的结构示意图。
其中，1、板体，2、固定孔，3、通气孔，4、定位孔，5、凹槽，6、镂空部，7、凹陷部。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1-图2所示，如本实用新型一实施方式的端板，包括板体1、多个固定孔2和两个通气孔3。固定孔2靠近板体1的边界设置，两个通气孔3均设置在板体1的顶部或底部。其中板体1的中间部分设置有镂空部6，板体1的外边界处设置有多个凹陷部7。
镂空部6使板体1变成了环形板，大大减小了板体1的重量，同时板体1的中间部位镂空，端板不用再与电池内的反应单元等零件接触，端板能够更均匀地对电池内的密封垫圈施加压力，使密封垫圈能够更好地与电池内的零件相贴合，提高了电池整体的密封性，并且减小了电池的整体重量。板体1外边界处的凹陷部7，也能够减小板体1的重量，同时在电池组装过程中，凹陷部7可以与夹持或抓取机构相结合，方便将端板快速安装在电池的端部，并且凹陷部7还可以与定位机构结合，起到辅助定位的作用。
板体1的厚度一般在5mm～15mm，板体1可以通过注塑和机械加工直接成形，镂空部6和凹陷部7可以在板体1注塑成型跟随板体1一体成型，也可以在板体1成型后通过冲压和切割等加工方式形成。
由于电池在正极端和负极端均安装有端板，氢气和氧气都需要从电池的两端输送进电池内部，两端的端板上的通气孔3不能设置在同一高度，其中一个端板的通气孔3设置在端板的顶部，则另一个端板的通气孔3需要设置在端板的底部。
在一实施方式中，多个固定孔2整体呈环绕状设置，每个固定孔2均靠近板体1的外边界，在实际应用中，端板的截面尺寸与电池内密封垫圈的截面尺寸相差不大，因此为了使密封垫圈受到的压力分布的更加均匀，固定孔2还应靠近密封垫圈的外边界。
如图1所示，固定孔2沿着板体1的内边界的中垂线呈对称设置，固定孔2主要是用来与螺杆、螺母和垫片等连接装置结合的。螺杆可以从固定孔2内穿过，然后将螺杆端部的螺母拧紧，即可对端板和端板之间的零件进行固定，对称分布的固定孔2可以使各个连接装置分布的更加均匀，最终使端板受到的压力均匀分布。
在一实施方式中，每个固定孔2处设置有凹槽5，由于在安装端板时，为了缓冲电池工作状态下膨胀变形时产生的推力，需要在一侧的端板处安装弹簧。因此端板的凹槽5需要朝向电池的外侧布置，用来容纳弹簧。凹槽5一方面在安装弹簧时提供定位点，另一方面保证弹簧安装后不发生跑偏，使得弹簧与端板之间的受力点稳定。当端板的外侧不需要安装弹簧时，无需在固定孔2处留设凹槽5。
如图1所示，两个通气孔3设置在板体1的顶部或底部的同一水平线上。这两个通气孔3与外部供气管道进行连接，分别对氧气和氢气进行导流，将氢气和氧气输送进电池内部参与反应氧化还原，形成放电电流。两个通气孔3设置在同一水平线上，可以保证氢气和氧气同步进入到电池内，提高电池初始供电阶段的稳定性。
在一实施方式中，板体1由耐高温绝缘材料制成，耐高温绝缘材料包括PEEK、PI、PBI、PAI和PTFE材料，另外还包括特异复合材料，特异复合材料为上述材料添加了玻璃或陶瓷纤维后形成的复合材料。由于燃料电池在工作状态下会产生大量的热量，因此要求端板不仅要有优秀的绝缘特性，避免电池内部的导体零件接触到外部零件造成漏电。还要能够承受高温，在高温环境下保持较好的力学特性，避免在燃料电池工作时端板发生弯折。板体1也可以由上述绝缘材料的改性材料制成。
如图2所示，本实用新型的用于燃料电池的端板的整体结构并不局限于图1中所示的矩形，而是可以为其它多边形的形状，例如五边形、六边形等。图2中端板的形状为六边形，但本实用新型并不以此为限，其它多边形的形状仍然可以适用于本实用新型的用于燃料电池的端板。实际应用过程中，当端板的形状改变时，电池内的其他板状零件的形状要与端板的形状保持一致，从而使电池的整体形状发生变化，可以使电池适用于不同空间的供电工作，增了电池的应用范围。端板形状改变后，可以使电池与不同形状的供气瓶相互堆叠，减小电池与供气瓶之间的空隙，最大程度地减小电池和供气瓶的占用空间。
如图1和图2所示，板体1的每个外边界至少有1个凹陷部7，凹陷部7沿着板体1内边界的中垂线呈对称设置，凹陷部7可以进一步减小端板的重量和体积。因此为了最大程度上减小端板的重量，板体1的每个边界处均要设置凹陷部7，同时为了保证板体1重心位置居中，施加在密封垫圈上的压力分布均匀，凹陷部7自身的形状不仅要具有对称性，各个凹陷部7之间同样需要保持对称布置。同时若板体1的单个边界上具有3个及3个以上凹陷部7，各个凹陷部7之间还需要等间距分布。凹陷部7和凹槽5可以通过注塑跟随板体1一体成型，或者凹陷部7和凹槽5也可以在板体1成型后通过冲压和机械加工等方式成型。
在一实施方式中，靠近板体1的外边界处设置有两个定位孔4，两个定位孔4分别设于板体1的顶部和底部，在组装电池的过程中，为了使端板与电池内的各个零件对齐，保证电池的密封性和稳定性。在安装端板时，需要通过定位孔4进行辅助定位，端板上的定位孔4与其他零件上的定位孔4或其他定位结构对齐或结合后，可以使端板的中线和其他零件的中线重合，保证电池的组装精度。
下面结合具体的使用场景，对本实用新型提供的端板作进一步说明。
在电池组装过程中，将端板放置在电池反应单元的两侧，使端板上的定位孔4与其他零件上的定位孔4或其他定位结构对齐或结合，保证端板与电池内的各个零件对齐，然后利用螺杆、螺母和垫片等连接装置对端板进行固定，并将端板和电池的反应单元连接在一起。由于镂空部6使端板变成了环形板，大大减小了端板的重量，同时端板的中间部位镂空，端板不用再与电池内的反应单元等零件接触，端板能够更均匀地对电池内的密封垫圈施加压力，使密封垫圈能够更好地与电池内的零件相贴合，提高了电池整体的密封性，并且减小了电池的整体重量。端板上的凹陷部7，能够进一步减小端板的重量。
前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，如上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (10)
1.一种用于燃料电池的端板，其特征在于，包括：
板体(1)；
多个固定孔(2)，所述固定孔(2)靠近板体(1)的边界设置；
两个通气孔(3)，所述两个通气孔(3)均设置在板体(1)的顶部或底部；
其中，所述板体(1)的中间部分设置有镂空部(6)，所述板体(1)的外边界处设置有多个凹陷部(7)。
2.如权利要求1所述的用于燃料电池的端板，其特征在于，多个所述固定孔(2)整体呈环绕状设置，每个所述固定孔(2)均靠近板体(1)的外边界。
3.如权利要求2所述的用于燃料电池的端板，其特征在于，所述固定孔(2)沿着板体(1)的内边界的中垂线呈对称设置。
4.如权利要求2所述的用于燃料电池的端板，其特征在于，每个所述固定孔(2)处设置有凹槽(5)。
5.如权利要求1所述的用于燃料电池的端板，其特征在于，两个所述通气孔(3)设置在板体(1)的顶部或底部的同一水平线上。
6.如权利要求1所述的用于燃料电池的端板，其特征在于，所述板体(1)由耐高温绝缘材料制成，所述耐高温绝缘材料为PEEK、PI、PBI、PAI、PTFE或特异复合材料。
7.如权利要求1所述的用于燃料电池的端板，其特征在于，所述板体(1)的形状为N边形，其中N≥3。
8.如权利要求1所述的用于燃料电池的端板，其特征在于，所述凹陷部(7)呈波浪形，多个所述凹陷部(7)沿着板体(1)内边界的中垂线呈对称设置。
9.如权利要求1所述的用于燃料电池的端板，其特征在于，靠近所述板体(1)的外边界处设置有两个定位孔(4)，两个所述定位孔(4)分别设于板体(1)的顶部和底部。
10.如权利要求1所述的用于燃料电池的端板，其特征在于，所述凹陷部(7)和凹槽(5)在所述板体(1)上通过注塑成型，或者，所述凹陷部(7)和凹槽(5)通过冲压和机械加工在所述板体(1)上成型。
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