[發明專利]側彈簧壓縮保持系統

有效

• 申請號: 200910140514.6
• 申請日: 2009-05-06
• 公開（公告）號: CN101577343A
• 公開（公告）日: 2009-11-11
• 發明（設計）人: T·D·博古米;E·J·康諾;A·G·欽尼西;P·F·斯帕徹爾;M·W·凱澤
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作公司
• 主分類號: H01M8/24
• 分類號: H01M8/24
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 代易寧;譚祐祥

技術領域

本發明總的涉及燃料電池系統，尤其涉及用于燃料電池系統的壓縮 保持系統。

背景技術

燃料電池已作為清潔、有效且對環境負責的電源被建議用于電動車 輛和多種其他應用。一種類型的燃料電池已知為質子交換膜(PEM)燃 料電池。PEM燃料電池是電化學裝置，它包括陽極和陰極，而電解質膜 布置在陽極和陰極之間。陽極接收氫氣且陰極接收氧，這通常通過稱為 氣體擴散介質的多孔材料分配。氫氣在陽極內被催化分離以生成自由質 子和電子。質子通過電解質到達陰極。質子與陰極內的氧和電子起反應 以生成水。來自陽極的電子不能通過電解質，且因此直接通過例如車輛 的電負荷，以在被送到陰極前做功。

單獨的燃料電池一般串聯連接或相互堆疊，以形成所謂的燃料電池 堆。燃料電池堆被壓縮加載，以維持燃料電池板、氣體擴散介質和催化 劑電極之間的低界面接觸電阻。燃料電池堆內的界面接觸電阻與壓縮加 載直接相關。典型地，燃料電池板上的壓縮載荷的范圍從約50到約400 psi，且所述壓縮載荷通過壓縮保持系統控制。

壓縮保持系統典型地以有效補償由燃料電池堆內的膜膨脹和壓應 力松弛所產生的應變的方式設計。這樣的系統起作用以最小化擴散介質 在燃料電池堆內的過度壓縮，以及維持堆的壓縮和雙極板、氣體擴散介 質和催化劑層之間的接觸壓力。美國專利No?5,484,666中公開了常規的 壓縮保持系統包括在端板組件之間延伸通過保持系統且以緊固螺母固 定的拉桿。螺旋延伸在拉桿上且插入在緊固螺母和端板之間的彈簧用于 向燃料電池堆在堆疊方向上施加彈性壓縮力。

存在對于允許與常規系統相比通過利用沿燃料電池堆的側面的可 利用區來最小化彈簧剛度的壓縮保持系統的持續需求。希望的是壓縮保 持系統也用作電磁干擾(EMI)和環境封閉件。

發明內容

根據本發明，令人驚奇地發現一種壓縮保持系統，所述壓縮保持系 統允許彈簧剛度的最小化且也可以用作EMI和環境封閉件。

在一個實施例中，壓縮保持系統包括第一端部單元和第二端部單 元，它們設置為將燃料電池堆保持在其間。彈簧設置為向燃料電池堆施 加壓縮力。壓縮保持系統包括其間布置有彈簧的第一彈簧板和第二彈簧 板。第一彈簧板具有形成在其內的孔口。至少一個片聯接到第一彈簧板 和第一端部單元。彈簧支柱布置為通過第一彈簧板的孔口且聯接到第二 彈簧板和第二端部單元。

在另一個實施例中，燃料電池系統包括壓縮保持系統，所述壓縮保 持系統使帶有多個燃料電池的燃料電池堆布置在其間。

在再一個實施例中，用于制造燃料電池系統的方法包括如下步驟： 提供具有多個燃料電池的燃料電池堆；提供壓縮保持系統；將燃料電池 堆布置在壓縮保持系統的第一端部單元和第二端部單元之間；固定壓縮 保持系統的彈簧支柱；將張力施加到彈簧支柱；將彈簧支柱聯接到第二 端部單元；和去除張力。因此，通過由彈簧將第一端部單元推向第二端 部單元將壓縮力施加到燃料電池堆。

附圖說明

本發明的以上的以及其他的優點將從如下詳細描述中特別是當根 據在此描述的附圖考慮時對于本領域一般技術人員變得顯見。

圖1圖示現有技術中已知的PEM燃料電池堆(僅示出兩個電池)的 示意性分解透視圖；

圖2是具有圖1中描繪的燃料電池堆的燃料電池系統的前視圖，燃料 電池堆以根據本發明的壓縮保持系統組裝；

圖3是圖2中描繪的壓縮保持系統的透視圖，未示出燃料電池堆；

圖4是圖2和圖3中圖示的壓縮保持系統的側彈簧的截面前視圖；

圖5是圖2和圖3中圖示的壓縮保持系統的側彈簧的截面前視圖，圖 中示出固定到彈簧殼體的第一片和第二片；

圖6是圖2和圖3中圖示的壓縮保持系統的側彈簧的截面前視圖，圖 中示出第一片圍繞第一彈簧板折疊且固定到自身；

圖7是圖2和圖3中圖示的壓縮保持系統的側彈簧的截面前視圖，圖 中示出添加到第一彈簧板且與形成在片的一個內的孔協作的鉤部件；

圖8是根據本發明的壓縮保持系統的示意性透視圖，圖中示出與第 二封閉件協作的第一封閉件；

圖9是圖8中圖示的壓縮保持系統的放大截面示意圖，圖中示出第一 封閉件和第二封閉件之間的密封件；