ES2309307T3 - Ensamblaje por compresion de celulas de combustible. - Google Patents
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Abstract
Un ensamblaje por compresión que incluye: una unidad de carro que posee al menos dos paredes laterales opuestas mantenidas en una relación espacial por una pieza base que se extiende entre éstas en una posición más baja en los laterales, las paredes laterales opuestas y la pieza base, definiendo mediante ellas, un bastidor para recibir las placas de las células de combustible, al menos dos paredes laterales opuestas incluyendo cada una de ella una pluralidad de piezas de engranaje correspondientes en una cara interna para acoplar con una pieza superior que forma la parte superior de la unidad de carro, estando la pluralidad de las piezas de engranaje correspondientes espaciadas a intervalos a lo largo de las paredes laterales.
Description
Ensamblaje por compresión de células de
combustible.
La presente invención trata sobre células de
combustible electroquímicas y en particular sobre métodos y aparatos
para ensamblar una pluralidad de placas de células de combustible en
una pila de células de combustible.
Las células de combustible electroquímicas
convencionales convierten el combustible y el oxidante en energía
eléctrica y en un producto de reacción. Una célula de combustible
típica comprende una pluralidad de capas, incluyendo una membrana de
transferencia de iones que se encuentra insertada entre un ánodo y
un cátodo para formar un conjunto electrodo-membrana
o MEA (por sus siglas de la expresión inglesa,
Membrane-electrode assembly).
Intercalando las capas de membranas y electrodos
hay una placa que permite el flujo de ánodos para llevar el fluido
de combustible al ánodo, y una placa que permite el flujo de cátodos
para llevar un oxidante al cátodo y para extraer los productos
derivados de la reacción. Las placas que permiten el flujo iónico se
fabrican convencionalmente con conductos para el flujo de fluidos
formados en la superficie de una placa, tales como hendiduras o
canales en la superficie presentada a los electrodos porosos.
Una célula simple típica de una membrana de
células de combustible de intercambio de protones generará un
voltaje de salida entre 0,5 y 1,0 Voltios en condiciones normales de
operación. Muchas aplicaciones y dispositivos eléctricos requieren
altos voltajes para operar de manera eficiente. Estos voltajes
elevados se obtienen convencionalmente conectando las células
individuales en serie para formar una pila de células de
combustible.
Para reducir el volumen y el peso total de la
pila, se utiliza una placa con una disposición bipolar para
proporcionar la placa que permita el flujo de ánodos a una célula y
la placa que permita el flujo de cátodos a la célula adyacente. En
ambas caras de esta placa se proporciona el flujo de fluidos que
llevan combustible (por ejemplo, hidrógeno o un gas rico en
hidrógeno) por un lado y un oxidante (por ejemplo, aire) por el otro
lado. Las placas bipolares son tanto impermeables al gas como
conductoras eléctricas y por tanto aseguran la separación eficiente
de los gases reactivos a la vez que proporcionan una interconexión
eléctricamente conductora entre las células.
Los fluidos son convencionalmente suministrados
a cada placa conductora de fluidos mediante tubos múltiples comunes
que van por toda la altura de la pila, formados a partir de
aberturas alineadas en cada placa sucesiva.
El área de una célula de combustible sola puede
variar desde unos pocos centímetros cuadrados hasta cientos de
centímetros cuadrados. Una pila puede poseer desde unas cuantas
células hasta cientos de células conectadas en serie usando placas
bipolares.
Se usan dos placas colectoras de corriente, una
en cada extremo de la pila total de células de combustible, para
proporcionar la conexión con el circuito externo.
Existe una cantidad importante de factores que
deben considerarse al ensamblar una pila de células de combustible.
En primer lugar, las capas o placas individuales deben ser colocadas
correctamente para asegurar que los canales de flujo de gas y los
tubos múltiples estén en una alineación correcta.
En segundo lugar, la presión de contacto entre
las placas adyacentes es utilizada para formar sellos herméticos de
gas entre los distintos elementos de los tubos múltiples y los
canales de flujos de gas. Convencionalmente, estos sellos herméticos
de gas incluyen juntas compresivas que se encuentran situadas en las
superficies de caras predeterminadas de las placas. Por lo tanto,
con el fin de asegurar el sellado hermético adecuado de gas, se
tiene que aplicar una fuerza de compresión apropiada a todas las
placas en la pila, ortogonal a los planos de superficie de las
placas en la pila para asegurar que todas las juntas y las
superficies de sellado estén comprimidas adecuadamente.
En tercer lugar, una fuerza de compresión es
esencial para asegurar la buena conectividad eléctrica entre las
capas adyacentes.
En los extremos externos de la pila, se colocan
placas de extremos rígidos para la aplicación adecuada de fuerzas de
compresión con vista a retener la pila en su estado de
ensamblaje.
Se han propuesto numerosos mecanismos los cuales
permiten que esta fuerza compresiva sea aplicada y mantenida.
Los conjuntos de células de combustible
convencionales, tales como los descritos en la US 3,134,697,
despliegan varillas de tensión, las cuales se extienden de un
extremo al otro del ensamblado de la placa, y pasan a través de
orificios formados en la periferia de los extremos de las placas.
Estas varillas de tensión son comúnmente roscadas y emplean tuercas
de seguridad para ejercer y mantener una fuerza compresiva.
Configuraciones alternativas, tales como las
descritas en US 6,057,053, usan mecanismos similares pero las
varillas de tensión pasan a través de la porción central del
conjunto y por tanto, de las células activas dentro de los tubos
múltiples de fluidos o conductos.
Se han empleado métodos hidráulicos, tales como
los descritos en US 5,419,980, en los cuales un fluido presurizado
es usado para aplicar una fuerza de compresión a las células de
combustible mediante una vejiga o globo expansible.
También se han propuesto presillas, tales como
las descritas en US 5,686,200 y bandas de compresión como las
descritas en US 5,993,987.
Una desventaja que presentan los sistemas de
compresión de placas existentes es que generalmente requieren
múltiples elementos para efectuar la compresión a través del área
total de las superficies de las placas, lo que trae como resultado
una técnica compleja de ensamblaje para asegurar que se mantengan el
alineamiento de la placas y la compresión uniforme por la superficie
de las placas durante y después del proceso de ensamblaje.
El documento JP 2001 16774 muestra una
estructura a presión para una estructura de una célula de
combustible laminada, en la cual las células laminadas son
comprimidas por una espiral de disco cónico que inhibe los errores
dimensionales de distensión y acomodamiento de las células.
El documento JP 90 92324 muestra un módulo de
células de combustible laminadas formado por células de combustible
en capas superpuestas. Las piezas de engranaje de una pieza que
conforma un módulo que se encuentra en lados opuestos de la célula
de combustible laminada son plegadas y engranadas con las piezas
escalonadas ubicadas en los extremos de la célula laminada mientras
se ejerce una fuerza compresiva. Las piezas del engranaje mantienen
entonces la presión sobre la célula laminada después de ser
eliminada la fuerza compresiva.
Es un objeto de la presente invención
proporcionar un aparato y un método para ensamblar una pila de
células de combustible que sean sencillos y rentables para usarse.
Es además un objeto de la presente invención proporcionar una
compresión altamente confiable y uniforme a las placas de la
pila.
La presente invención proporciona un método para
aplicar y retener la compresión a la pila de células de combustible
mediante el uso de un carro fijo o un entramado en el cual las
células pueden ser construidas directamente.
Según un aspecto, la presente invención
proporciona un ensamblaje por compresión de células de combustible
que incluye:
- una unidad de carro que posee al menos dos paredes en lados opuestos mantenidas en una relación espaciada mediante una pieza base que se extiende entre éstos en una posición más baja en los lados,
- las paredes opuestas y la pieza base definiendo de esta manera un armazón para recibir las placas de células de combustible,
- incluyendo cada una de las paredes opuestas al menos una pieza de engranaje en la cara interna para acoplar con una pieza en la parte superior que forma la parte superior de la unidad de carro.
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Según un aspecto adicional de la invención, la
presente invención proporciona un ensamblaje por compresión de
células de combustible que incluye:
- un bastidor de unidad de carro para recibir una pila de placas de células de combustible y para mantener las placas en una relación sustancialmente de superposición; y
- una pieza de cierre adaptada para cerrar la unidad de carro y aplicar presión a las placas que se encuentran en éste, mediante un engranaje de cerrado automático con el bastidor cuando la pieza de cierre es llevada a la posición requerida en el bastidor en una primera dirección sustancialmente ortogonal al plano de las placas.
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Según otro aspecto, la presente invención
proporciona un método para formar una pila de células de combustible
que comprende los siguientes pasos:
- proporcionar un bastidor de unidad de carro para recibir una pluralidad de placas de células de combustible en un volumen confinado en ésta;
- instalar dichas placas de células de combustible en un bastidor para formar una pila;
- aplicar una pieza de cierre de la unidad de carro para comprimir las placas de las células de combustible en una primera dirección sustancialmente ortogonal al plano de las placas y para acoplar la pieza de cierre con el bastidor;
- proporcionar un engranaje de cerrado automático por la unidad de carro y el bastidor cuando la pieza de cierre haya alcanzado un grado apropiado de compresión de las placas.
A continuación se describirán realizaciones de
la presente invención a modo de ejemplo y con referencia a los
dibujos que las acompañan en los cuales:
La Figura 1 muestra una vista frontal de corte
transversal de la unidad de carro de la célula de combustible según
una de las reivindicaciones de la presente invención;
La Figura 2 muestra una vista frontal en
perspectiva de la unidad de carro de la célula de combustible de la
Figura 1, con una altura reducida;
La Figura 3 muestra una vista frontal en
perspectiva y una vista lateral de una célula de combustible
ensamblada con aberturas de ventilación en la pared lateral;
La Figura 4 muestra una vista frontal en
perspectiva de una célula de combustible ensamblada con ventilación
desde el frente hasta la parte posterior;
La Figura 5 muestra una vista frontal en corte
transversal de la célula de combustible ensamblada de la Figura
4;
La Figura 6 muestra una vista frontal de una
configuración alternativa de una célula de combustible según otro
aspecto de la presente invención;
La Figura 7 muestra una vista frontal de una
pared lateral a modo de ejemplo de una unidad de carro;
La Figura 8 muestra una vista frontal de corte
transversal de una unidad de carro a modo de ejemplo; y
La Figura 9 muestra una vista en detalle de
corte transversal de las piezas de cierre de una pieza superior y
una pared lateral de la unidad de carro de la Figura 8.
Mediante la presente especificación, los
descriptores relacionados con la orientación y posición relativas,
tales como "superior", "inferior"', "horizontal",
"vertical", "izquierda", "derecha", "arriba",
"abajo", "frontal", "posterior", así como adjetivos y
adverbios derivados de éstos, son usados en el sentido de una
orientación de los ensamblajes de células de combustible según se
ilustran en los dibujos. Sin embargo, no se pretende que los mismos
limiten de ninguna manera a un uso específico de ensamblajes de
células de combustible, las cuales pueden ser usadas con cualquier
orientación.
Con referencia a las Figuras 1 y 2, un
ensamblaje por compresión de células de combustible 10 incluye un
bastidor de la unidad de carro 11 formado por dos paredes opuestas
12, 13, que son mantenidas en una relación espaciada paralela
mediante una base rígida 14. Cada una de las paredes laterales 12,
13, proporciona, en una superficie interna 15 de las mismas, una
pluralidad de pestañas o dientes 16 que se extienden a lo largo de
las paredes laterales paralelas a, y en un número predeterminado de
distancia de la base 14. Cada una de las pestañas o dientes 16 está
adaptada para acoplar con las pestañas o dientes 19 correspondientes
formados a los lados de una pieza rígida superior 18. La pieza
superior 18 actúa como un cierre para la unidad de carro.
En la configuración mostrada, cada una de las
pestañas de las paredes laterales 16, y las pestañas
correspondientes de la pieza superior 19, tiene un perfil
asimétrico, que puede apreciarse mejor en el corte longitudinal en
detalle mostrado en la Figura 9. El perfil, según se muestra para
cada diente o pestaña, incluye un borde reentrante (sobresaliente)
90 y un borde con un perfil con un declive suave 91 para garantizar
el aseguramiento del engranaje y del cierre de cuña de la pieza
superior 18 con las respectivas paredes laterales 12, 13.
Se apreciará a partir de la Figura 9 que el
perfil de las pestañas 19 en la pieza superior 18 se acopla
preferentemente mediante un perfil complementario de pestañas 16 que
se encuentra en cada una de las paredes laterales 12, 13.
Según se muestra en las Figuras 1 y 2, el ancho
de la pieza superior 18 es seleccionado similar al ancho de la pieza
base 14, de manera que las paredes laterales sean mantenidas en una
relación espaciada paralela precisa una vez que se engranen las
pestañas 16 y 19.
Las paredes laterales 12, 13 de la unidad de
carro 11 están formadas de un material ligeramente flexible, tal
como el aluminio, de forma que las paredes laterales 12 y 13 puedan
ser desplazadas una de la otra lateralmente de manera temporal
mientras la pieza superior 18 es insertada en una dirección vertical
descendente en la pieza base 14, dentro de la cavidad 20 definida
por la unidad de carro, permitiendo el paso de las pestañas 16 y 19
una sobre la otra a medida que la pieza superior se mueve en
dirección descendente. Preferiblemente, la flexibilidad de las
paredes laterales permite un desplazamiento lateral al menos del
alto de las pestañas.
Se apreciará que el perfil preferido de los
dientes o pestañas 16 y 19, según se muestra en las figuras,
garantiza que el retorno de la pieza superior en una dirección
ascendente, no sea posible. El perfil preferido de los dientes o
pestañas 16 y 19, o sea, el reentrante, también garantiza que
cualquier presión ascendente sobre la pieza superior realmente
traiga como resultado una unión más estrecha de la pieza superior y
las paredes laterales mediante una acción de cierre de cuña.
De esta forma, se puede observar que el bastidor
11 y el cierre de la pieza superior 18 proporcionan un engranaje de
cierre automático entre el bastidor y la pieza de cierre cuando la
pieza de cierre es colocada en posición con el bastidor en una
primera dirección sustancialmente ortogonal al plano de las
placas.
Preferiblemente, la pieza superior y la pieza de
abajo están formadas de un material rígido adecuado en el cual no se
permite sustancialmente la no flexión, o la flexión insuficiente que
interfiera con la operación satisfactoria del mecanismo de
engranaje, según lo descrito anteriormente. En la realización
preferente, la pieza superior 18 y la pieza base 14 están formadas
con un perfil con una extrusión de aluminio de sección rectangular
21, según se ilustra en las Figuras 1 y 2, o más preferiblemente,
los perfiles 80, 81, según se ilustran particularmente en la Figura
8, para asegurar el requisito de rigidez.
En contraste, en la realización ejemplar, las
paredes laterales 12, 13 están formadas de una lámina de aluminio
que posee un grosor de 2 mm para proporcionar el grado de
flexibilidad requerido.
En otras realizaciones, el perfil de pestañas
puede tener cualquier forma adecuada con vista a facilitar la
retención de la pieza superior 18 dentro de las paredes laterales
12, 13.
La pieza base 14 de la unidad de carro 11 puede
ser fijada a las paredes laterales usando cualquier método
apropiado, tal como tornillos, pernos, soldadura o pegado, o puede
ser formado como una sección unitaria en extrusión.
Con referencia a las Figuras 4 y 5, la cavidad
interna 20, definida por la unidad de carro, es llenada con capas
sucesivas de placas de células de combustible según lo descrito
anteriormente y superpuestas con la pieza superior 18 dentro de una
guía mecánica de compresión (que no se muestra). La guía mecánica de
compresión proporciona una fuerza compresiva descendente adecuada
con el fin de comprimir los sellos flexibles sobre las superficies
de las placas y para desplazar hacia abajo la pieza superior 18 de
manera que ésta entre en la cavidad y engrane con las paredes
laterales 12, 13.
En la realización de la Figura 1, las pestañas
paralelas 16 se proporcionan a intervalos regulares a todo lo alto
de las paredes laterales 12, 13. Esta característica permite que un
costado estándar de la unidad de carro sea llenado hasta el grado
deseado (o sea, con la cantidad de placas requeridas para el voltaje
de salida requerido) y para que la placa superior pase sobre la
cantidad de pestañas requeridas 16 en una acción del tipo de rueda
dentada y trinquete, hasta que el desplazamiento descendente
correcto provoque la fuerza compresiva deseada en las placas
instaladas. En este punto, el ensamblaje 10 puede ser sacado de la
guía mecánica, manteniendo las pestañas 16, 19, la posición correcta
de la pieza superior 18. La pieza superior 18 es mantenida
firmemente en posición por la fuerza restituidora de las células de
combustible (en particular, las MEAs y las juntas) que actúan sobre
las pestañas cooperadoras 16, 19.
La profundidad de la pieza superior 18 (según se
muestra, 11 mm, en la realización preferente de la Figura 8) es
preferiblemente no sólo suficiente para aseguras el requisito de
rigidez, sino también para proporcionar suficientes pestañas 19 para
facilitar el engranaje adecuado con las paredes laterales con
suficiente fuerza de retención. Preferiblemente, la profundidad de
la pieza superior 18 es también suficiente para asegurar que la
pieza superior se mantenga ortogonalmente presentada a las paredes
laterales durante el proceso de instalación.
En la realización de las Figuras 4 y 5, se
notará que las pestañas 16 solamente se extienden a corta distancia
de profundidad de las paredes laterales 12, 13. Esta configuración
es adecuada donde solamente se van a instalar un número
predeterminado de placas. Las fuerzas de compactación necesarias
para lograr el sellado efectivo y la conectividad eléctrica pueden
ser calculadas y directamente relacionadas a la altura de la pila de
células, permitiendo de esta forma la determinación precisa de los
puntos de engranaje para las pestañas. Se pueden realizare ajustes
en la fuerza de compactación mediante el uso de calzos delgados no
comprimibles los cuales actúan como espaciadores adyacentes a los
extremos de las placas.
Se sobreentiende que las pestañas 16, 19 pueden
ser proporcionadas a todo lo largo de las paredes laterales y los
bordes correspondientes de la pieza superior, para un área de máximo
contacto entre las paredes laterales y la pieza superior, o las
pestañas pueden ser discontinuadas en varias posiciones a todo lo
largo de las paredes laterales y los bordes correspondientes de la
pieza superior. Alternativamente, se puede proporcionar un número
discreto de dientes u otros puntos de engranaje en sus respectivas
posiciones a todo lo largo de las paredes laterales y de la
pieza
superior.
superior.
Preferiblemente, los puntos de engranaje son
proporcionados en un número sustancial de lugares a lo largo de las
paredes laterales de manera que la fuerza de restricción aplicada a
las placas de las células de combustible instaladas en el bastidor
sea sustancialmente uniforme sobre toda el área de superficie de las
placas.
En las realizaciones preferentes, las pestañas o
dientes están ubicados en las paredes internas de las paredes
laterales. Con referencia a la Figura 6, se muestra una
configuración adicional de ensamblaje por compresión 60. En esta
realización, las pestañas 16 están formadas en concavidades 65 en
los extremos superiores de las paredes laterales 61, 62, y
concavidades correspondientes 66 están formadas en paredes que se
extienden hacia abajo 67, 69 de la pieza superior 68. De esta
manera, la pieza superior forma una extensión para las porciones
superiores de las paredes laterales 61, 62, conectando con éstas
para formar el ensamblaje completo por compresión.
Se apreciará que las pestañas de las paredes
laterales 16 no necesitan estar internamente afrontadas, sino que
pudieran estar de cara al exterior, donde las respectivas
concavidades 65, 66 de las paredes laterales 61, 62 y la pieza
superior están invertidas.
En una configuración alternativa, no mostrada,
las paredes que se extienden hacia abajo 67, 69 podrían estar
provistas de pestañas que se extendieran hacia adentro 66, adaptadas
para acoplar con los dientes correspondientes 16 formados en las
superficies externas de las paredes laterales 61, 62.
La unidad de carro 11 puede estar conformado
para tener cualquier perfil adecuado. Esto es particularmente
relevante para tener en cuenta los conductos y tubos múltiples de
suministro de combustible, tubos de escape y rutas de flujo de aire
de enfriamiento.
La Figura 3 ilustra una unidad de carro 30 que
tiene un perfil cuboides que permite una pila relativamente alto de
placas delgadas. En la unidad de carro 30, las caras anterior y
posterior de la pieza proporcionan acceso abierto a los extremos de
los tubos múltiples de las placas de células de combustible
individuales a través de los cuales se suministra el combustible, y
las paredes laterales 32, 33 están diseñadas cada una en forma de
"ventanas", conteniendo cuatro aberturas 37 para permitir el
flujo de aire a través de éstas para el suministro de un oxidante
y/o un agente de enfriamiento. Sólo se proporciona una
"escalera" corta de dientes 16 en las paredes laterales 32, 33
en correspondencia con los dientes 19 que se extienden por toda la
profundidad de la pieza superior 38.
Las aberturas en las paredes laterales del
ensamblado de células de combustible pueden ser diseñadas según
cualquier estilo adecuado correspondiente con el corte transversal
requerido del flujo de aire y con el material del cual estén
formadas las paredes laterales. La Figura 7 muestra otra realización
adicional a modo de ejemplo de una pared lateral 71 que posee dos
aberturas 72, 73.
Las Figuras 4 y 5 ilustran una unidad de carro
40 que tiene un perfil cuboides que permite que una pila
relativamente alto de placas delgadas, que posean caras anteriores y
posteriores relativamente grandes, proporcionen un mayor acceso para
los extremos de los tubos múltiples de las placas de células de
combustible individuales mediante las cuales se suministran el
combustible y el oxidante y los fluidos de enfriamiento, obviando de
esta forma el requisito del diseño tipo "ventana" de la pared
lateral.
En el ensamblaje por compresión de las células
de combustible de la Figura 6, la unidad de carro 60 incluye
características de emplazamiento 63 para los tanques que suministran
el combustible, hidrógeno. La unidad de carro también puede incluir
otras características de emplazamiento para cualquier otro accesorio
del sistema, tales como ventiladores, filtros, dispositivos
electrónicos, válvulas solenoides, baterías, etc. La unidad de carro
puede también proporcionar un conducto para el flujo de fluidos,
combustibles u oxidantes.
Las realizaciones preferentes han sido descritas
en el presente documento como estando realizadas de aluminio
extrudido, pero generalmente puede usarse cualquier material que
proporcione el grado de flexibilidad y de rigidez requerido según el
componente que esté siendo diseñado. Otros ejemplos incluyen
materiales plásticos o compuestos de carbón. En los casos en que la
unidad de carro esté formado por un material eléctricamente
conductor, algunas o todas las superficies internas del mismo pueden
ser revestidas de un material eléctricamente aislante para asegurar
que no haya cortocircuitos de la corriente eléctrica a través de las
células de combustible.
Otras realizaciones están intencionalmente
dentro del alcance de las reivindicaciones acompañantes.
\vskip1.000000\baselineskip
La lista de referencias citadas por el
solicitante fue hecha solamente para conveniencia del lector. No
forma parte del documento de patente europea. Aún cuando se tuvo
gran cuidado al compilar las referencias, no se pueden excluir
errores u omisiones y la EPO desconoce toda responsabilidad en este
sentido.
- \bullet US 3134697 A
- \bullet US 5686200 A
- \bullet US 6057053 A
- \bullet JP 2001016774 A
- \bullet US 5419980 A
- \bullet JP 2092324 A
Claims (20)
-
\global\parskip0.930000\baselineskip
1. Un ensamblaje por compresión que incluye:- una unidad de carro que posee al menos dos paredes laterales opuestas mantenidas en una relación espacial por una pieza base que se extiende entre éstas en una posición más baja en los laterales,
- las paredes laterales opuestas y la pieza base, definiendo mediante ellas, un bastidor para recibir las placas de las células de combustible, al menos dos paredes laterales opuestas incluyendo cada una de ella una pluralidad de piezas de engranaje correspondientes en una cara interna para acoplar con una pieza superior que forma la parte superior de la unidad de carro, estando la pluralidad de las piezas de engranaje correspondientes espaciadas a intervalos a lo largo de las paredes laterales.
- 2. El ensamblaje por compresión de células de combustible según la reivindicación 1, en el cual cada una de las piezas de engranaje están compuestas por dientes que se proyectan hacia adentro, hacia el volumen interno de la unidad de carro.
- 3. El ensamblaje por compresión de células de combustible según la reivindicación 2 en el cual cada uno de los dientes tiene un perfil asimétrico que permite el paso de la pieza superior por encima de éstos en una primera dirección, pero no en una segunda dirección opuesta a la primera dirección.
- 4. El ensamblaje por compresión de células de combustible de cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el cual las paredes laterales están formadas por un material que tiene suficiente flexibilidad para permitir que una pieza superior se acople a la unidad de carro mediante el paso y el desplazamiento temporal de una pieza de engranaje relevante.
- 5. El ensamblaje por compresión de células de combustible según la reivindicación 1 en el cual las piezas de engranaje incluyen pestañas paralelas que se extienden a lo largo de una extensión lateral sustancial de las paredes laterales.
- 6. El ensamblaje por compresión de células de combustible según la reivindicación 5 en el cual cada una de las pestañas tiene un perfil asimétrico que permite el paso de la pieza superior por encima de éstas en una primera dirección, pero no en una segunda dirección opuesta a la primera dirección.
- 7. El ensamblaje por compresión de células de combustible según la reivindicación 6 en el cual cada una de las pestañas tiene un perfil que permite la liberación de la pieza superior en una dirección paralela a los ejes de las pestañas.
- 8. El ensamblaje por compresión de células de combustible según la reivindicación 1, en el cual cada una de las paredes laterales incluye aberturas de ventilación en éstas.
- 9. El ensamblaje por compresión de células de combustible según la reivindicación 3 o la reivindicación 6 en el cual la dirección del engranaje de la pieza superior de las paredes laterales es perpendicular al plano de la pieza base.
- 10. El ensamblaje por compresión de células de combustible según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el cual la pieza superior incluye al menos dos piezas de engranaje correspondientes para acoplar con cada una de las piezas de engranaje en las paredes respectivas de la unidad de carro.
- 11. El ensamblaje por compresión de células de combustible según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el cual las piezas de engranaje están situadas en concavidades en la pared lateral respectiva.
- 12. El ensamblaje por compresión de las células de combustible según la reivindicación 11 en el cual la pieza superior está adaptada para ser recibida en las concavidades de las paredes laterales.
- 13. El ensamblaje por compresión de células de combustible según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el cual la unidad de carro está construido de aluminio.
- 14. El ensamblaje por compresión de células de combustible según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el cual la pieza base y/o pieza superior están diseñadas como una extrusión de aluminio de sección rectangular.
- 15. El ensamblaje por compresión de células de combustible de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, incluyendo además características de emplazamientos situados en sus paredes externas para proporcionar tanques de combustible u otros accesorios del sistema.
- 16. El ensamblaje por compresión de células de combustible según la reivindicación 1, en el cual:
- la unidad de carro está adaptada para recibir una pila de placas de células de combustible y para mantener las placas en una relación sustancial de superposición; y
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- la pieza superior forma una pieza de cierre adaptada para cerrar la unidad de carro y aplicar presión a las placas en el interior de éste, mediante el engranaje de cierre automático con la unidad de carro cuando la pieza de cierre es colocada en posición con la unidad de carro en una primera dirección sustancialmente ortogonal al plano de las placas.
- 17. El ensamblaje por compresión de las células de combustible de la reivindicación 16 en el cual se previene el retorno de la pieza de cierre en una segunda dirección opuesta a la primera dirección mediante las piezas de engranaje correspondientes que se encuentran en la unidad de carro y en la pieza de cierre.
- 18. El ensamblaje por compresión de células de combustible de la reivindicación 17 en el cual las piezas de engranaje proporcionan una pluralidad de posiciones de cierre automático secuencialmente a distancias variables a lo largo de la primera dirección.
- 19. Un método para formar una pila de células de combustible que comprende los pasos de:
- proporcionar un bastidor de unidad de carro para recibir una pluralidad de placas de células de combustible en un volumen de confinamiento dentro de ésta;
- instalar dichas placas de células de combustible en un bastidor para formar una pila;
- aplicar una pieza de cierre de la unidad de carro para comprimir las placas de las células de combustible en una primera dirección sustancialmente ortogonal al plano de las placas y para acoplar la pieza de cierre con el bastidor;
- la unidad de carro proporcionando un engranaje de cierre automático de la pieza de cierre y de el bastidor cuando la pieza de cierre ha alcanzado un grado adecuado de compresión de las placas.
- 20. El método de la reivindicación 19 que además incluye la etapa de pasar a través de una serie de posiciones sucesivas de engranaje de cierre automático entre la pieza de cierre y el bastidor intermedio entre la posición inicial y la posición final, en el cual la pieza de cierre ha alcanzado un grado apropiado de compresión de las placas.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115498236A (zh) * | 2022-11-21 | 2022-12-20 | 佛山市清极能源科技有限公司 | 一种燃料电池固定装配装置及其用的伸缩连杆 |
Families Citing this family (32)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2382455B (en) * | 2001-11-07 | 2004-10-13 | Intelligent Energy Ltd | Fuel cell fluid flow field plates |
| GB2412784B (en) * | 2002-01-18 | 2006-08-23 | Intelligent Energy Ltd | Fuel cell oxygen removal and pre-conditioning system |
| GB2390738B (en) * | 2002-07-09 | 2005-05-11 | Intelligent Energy Ltd | Fuel cell direct water injection |
| GB2401986B (en) * | 2003-05-17 | 2005-11-09 | Intelligent Energy Ltd | Improvements in fuel utilisation in electrochemical fuel cells |
| GB2409763B (en) | 2003-12-31 | 2007-01-17 | Intelligent Energy Ltd | Water management in fuel cells |
| US7153600B2 (en) | 2004-02-24 | 2006-12-26 | General Motors Corporation | Integrated cell voltage monitoring module |
| GB2413002B (en) * | 2004-04-08 | 2006-12-06 | Intelligent Energy Ltd | Fuel cell gas distribution |
| US7914942B2 (en) * | 2004-11-26 | 2011-03-29 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell vehicle |
| GB2422716B (en) * | 2005-01-26 | 2007-08-22 | Intelligent Energy Ltd | Multi-layer fuel cell diffuser |
| GB2434845B (en) * | 2006-02-01 | 2010-10-13 | Intelligent Energy Ltd | Variable compressibility gaskets |
| DE102006028439B4 (de) * | 2006-06-21 | 2016-02-18 | Elringklinger Ag | Brennstoffzellenstapel und Verfahren zur Herstellung eines Brennstoffzellenstapels |
| FR2925228B1 (fr) * | 2007-12-17 | 2010-12-24 | Commissariat Energie Atomique | Pile a combustible a assemblage plan a etancheite simplifiee |
| TWI382584B (zh) * | 2008-02-19 | 2013-01-11 | Asia Pacific Fuel Cell Tech | The structure of the fuel cell module |
| JP5262241B2 (ja) * | 2008-03-31 | 2013-08-14 | 三菱マテリアル株式会社 | 固体酸化物形燃料電池 |
| DE102009036628B4 (de) | 2009-08-07 | 2018-05-17 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verpresster Brennstoffzellenstack |
| WO2011073424A1 (de) * | 2009-12-18 | 2011-06-23 | Magna E-Car Systems Gmbh & Co Og | Kühl-/heizelement für einen akkumulator |
| CN102157747B (zh) * | 2011-03-18 | 2013-07-03 | 上海交通大学 | 燃料电池电堆的自动化装配装置 |
| EP2546915B1 (en) * | 2011-07-11 | 2014-06-11 | Belenos Clean Power Holding AG | Housing assembly for a fuel cell stack |
| US9644277B2 (en) | 2012-08-14 | 2017-05-09 | Loop Energy Inc. | Reactant flow channels for electrolyzer applications |
| WO2014026287A1 (en) * | 2012-08-14 | 2014-02-20 | Powerdisc Development Corporation Ltd. | Fuel cell components, stacks and modular fuel cell systems |
| GB2519494B (en) | 2012-08-14 | 2021-02-24 | Loop Energy Inc | Fuel cell flow channels and flow fields |
| JP6150219B2 (ja) * | 2014-04-18 | 2017-06-21 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池スタックの製造方法 |
| EP3433894B1 (en) | 2016-03-22 | 2024-05-08 | Loop Energy Inc. | Fuel cell flow field design for thermal management |
| FR3062958B1 (fr) | 2017-02-10 | 2019-04-05 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Module elementaire d'une pile a combustible |
| FR3062960B1 (fr) | 2017-02-10 | 2021-05-21 | Commissariat Energie Atomique | Pile a combustible |
| JP6950557B2 (ja) * | 2018-02-15 | 2021-10-13 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池スタックの製造方法 |
| CN109768311B (zh) * | 2018-12-26 | 2020-09-04 | 武汉喜玛拉雅光电科技股份有限公司 | 一种燃料电池电堆的装配设备 |
| DE102019207116A1 (de) * | 2019-05-16 | 2020-11-19 | Robert Bosch Gmbh | Brennstoffzelleneinheit |
| CA3142093C (en) * | 2019-07-16 | 2023-01-31 | Fcp Fuel Cell Powertrain Gmbh | Fuel cell module, fuel cell system and method for producing a fuel cell module |
| CN110676500B (zh) * | 2019-09-23 | 2021-03-16 | 武汉理工大学 | 燃料电池堆自动装配检测装置 |
| DE102019219795A1 (de) * | 2019-12-17 | 2021-06-17 | Robert Bosch Gmbh | Brennstoffzelle mit einer Nachstellvorrichtung zum Ausgleich des Setzverhaltens innerhalb eines Stapelaufbaus |
| RU2757662C9 (ru) * | 2020-10-05 | 2022-02-08 | Общество с ограниченной ответственностью "Инэнерджи" (ООО "Инэнерджи") | Батарея топливных элементов и биполярная пластина |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3134697A (en) * | 1959-11-03 | 1964-05-26 | Gen Electric | Fuel cell |
| US4738905A (en) * | 1986-12-03 | 1988-04-19 | International Fuel Cells Corporation | Manifold seal structure for fuel cell stack |
| DE3914244A1 (de) * | 1989-04-29 | 1990-10-31 | Asea Brown Boveri | Brennstoffzellenanordnung und verfahren zu deren herstellung |
| US5314762A (en) * | 1992-05-12 | 1994-05-24 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Portable power source |
| JP3135991B2 (ja) * | 1992-06-18 | 2001-02-19 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池および燃料電池スタック締め付け方法 |
| RU2067339C1 (ru) * | 1992-08-06 | 1996-09-27 | Дерявко Алексей Филиппович | Регенеративный электродный блок топливных элементов |
| RU2084991C1 (ru) * | 1993-03-01 | 1997-07-20 | Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт ядерной физики | Батарея твердотопливных элементов |
| US5686200A (en) * | 1993-12-22 | 1997-11-11 | Ballard Power Systems Inc. | Electrochemical fuel cell assembly with compliant compression mechanism |
| JP3253809B2 (ja) * | 1994-09-07 | 2002-02-04 | 富士写真フイルム株式会社 | 乾式分析フィルム用カートリッジ、その組立方法及び組立用治具 |
| JPH0992324A (ja) * | 1995-07-20 | 1997-04-04 | Toyota Motor Corp | 電池モジュールおよび燃料電池 |
| US5789091C1 (en) * | 1996-11-19 | 2001-02-27 | Ballard Power Systems | Electrochemical fuel cell stack with compression bands |
| JPH10214634A (ja) | 1997-01-30 | 1998-08-11 | Japan Storage Battery Co Ltd | 燃料電池 |
| DE19724428C2 (de) | 1997-06-10 | 1999-09-16 | Ballard Power Systems | Gehäuse für einen Niedertemperatur-Brennstoffzellenstapel |
| US6057053A (en) * | 1997-11-25 | 2000-05-02 | Ballard Power Systems Inc. | Compression assembly for an electrochemical fuel cell stack |
| US6251308B1 (en) * | 1999-03-19 | 2001-06-26 | Premix | Highly conductive molding compounds and fuel cell bipolar plates comprising these compounds |
| JP2001167745A (ja) * | 1999-12-08 | 2001-06-22 | Power System:Kk | セル積層構造の加圧構造 |
| CA2353210C (en) * | 2000-07-19 | 2006-07-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell apparatus |
| RU16413U1 (ru) * | 2000-09-19 | 2000-12-27 | ООО Фирма "ИНФОРМЕТ" | Устройство для размещения аккумуляторной батареи на электроподвижном составе |
-
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-
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115498236A (zh) * | 2022-11-21 | 2022-12-20 | 佛山市清极能源科技有限公司 | 一种燃料电池固定装配装置及其用的伸缩连杆 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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