[實用新型]一種可以在線監控組裝力的燃料電池組

有效

• 申請號: 201320798427.1
• 申請日: 2013-12-05
• 公開（公告）號: CN203721826U
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 付宇;侯中軍;徐乃濤;王紅梅;趙帥
• 申請（專利權）人: 新源動力股份有限公司
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 梁科穎;李洪福

技術領域

本實用新型屬于燃料電池技術領域。

背景技術

燃料電池組裝力的設定，一般采用兩種方法實現：1）在電堆組裝過程中通過萬能試驗機或油壓機等施加壓力到電堆的設定組裝力，然后對電堆進行緊固；2）標定電堆端板、集流板及所有雙極板和膜電極等所有電堆部件的尺寸，通過厚度和壓深推算電堆組裝力。

方法1）有兩個缺陷：一是組裝過程撤掉萬能試驗機或油壓機等設備后，組裝力需要靠電堆自身的彈簧類緊固件維持，難以保證組裝力的一致性；二是燃料電池電堆在實際運行過程中因溫度、壓力等的變化，會導致燃料電池電堆內部壓力也會發生相應的變化，此方法完全無法表征出來。

方法2）是根據燃料電池堆各組件的厚度疊加計算出一個高度，然后根據壓深計算出一個電堆厚度，再通過設備壓到這個厚度。該方法除了具有方法1）的通病外，因電堆部件尺寸在厚度方向很薄而難以準確測定，會進一步增大誤差。

燃料電池電堆經過運行或放置一定時間后，電堆組裝力會隨操作條件的變化而變化。此外，電堆內部各部件也會發生老化。因此，電堆內部組裝力處于一個不斷變化的過程，而非一個定量。已有技術只能確定或估算電堆組裝時的起始組裝力，電堆組裝后的組裝力無法測定。

中國專利CN103063375A公開了一種研究燃料電池電堆組裝力與密封性的在線測試方法，它通過萬能試驗機給電堆外加組裝力同時對組裝力進行標定，考察不同組裝力下的電堆密封性。但萬能試驗機結構復雜、體積龐大，不適合與燃料電池電堆測試裝置聯用；且萬能試驗機是主動施加力，而不能被動的測試電堆自身的組裝力變化。

實用新型內容

為解決上述技術問題，本實用新型提出以下技術方案：一種可以在線監控組裝力的燃料電池組，包括分別設在電堆主體兩端的端板與壓板，它有如下特點：在端板與壓板之間夾有一組裝力監控板，該組裝力監控板內嵌入壓力傳感器并設有插接件，壓力傳感器與插接件通過導線ⅰ連接。

一種上述燃料電池組組裝力的在線監控方法，包括以下步驟：

1）裝好燃料電池組。

2）設有壓力表屏，并通過導線ⅱ連接組裝力監控板上的插接件與壓力表屏上的各壓力表。

3）對裝好的燃料電池組加壓，緊固。

4）將加壓后的燃料電池組置于燃料電池測試平臺上，通過各壓力表顯示數值的加和確定電堆內部組裝力的實時數據。

通過本發明的方法可以:1)首次實現了對燃料電池內部組裝力的準確標定，為電堆的組裝及質量一致性控制提供支持；2）有助于避免電堆組裝過程中發生組裝力過載現象，避免電堆在組裝過程中損壞，減少廢品率，提高經濟效益；3）可在電堆全壽命周期內完全掌握電堆內部組裝力的實時數據，為研究電堆在不同操作條件下的組裝力變化、電堆組裝力衰變等提供數據支持，進而深化對燃料電池的認知，推動燃料電池產品開發進程；4）為電堆的使用、檢修提供了有力的根據。

附圖說明

圖1為圖2、圖3中序號為3的部件即組裝力監控板的結構示意圖

圖2為帶有組裝力的在線監控功能的燃料電池的組裝示意圖

圖3為本實用新型一種可以在線監控組裝力的燃料電池組及其測試方法的組裝示意圖

圖中：1.燃料電池測試平臺；2.壓板；3.組裝力監控板；4.端板；5.電堆主體；6.導線ⅱ；7.壓力表屏；8.壓力傳感器；9.導線ⅰ；10.插接件。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步具體詳細說明：

1）在組裝力監控板3上均布8個微型壓力傳感器8。本例中微型壓力傳感器8采用型號為CYY-06，量程為0～6kN的產品。每個傳感器8都通過刻在組裝力監控板3上的導線ⅱ-9通道與插接件10相連。圖1給出了這種

組裝力監控板3的結構。

2）進行燃料電池電堆的組裝。首先在油壓機的下壓板2上堆疊常規電堆部件，包括上下兩個端板4及端板間的電堆主體5，電堆主體5由150節單電池。單電池包括雙極板和膜電極。然后，在電堆主體5的上端板4上面堆疊組裝力監控板3，每個每個傳感器8分別與通過插接件10、導線ⅰ-6與壓力表屏7上的各壓力表相連，壓力表型號為CYY-YB-4TD。圖2表示出這種帶有組裝力的在線監控功能的燃料電池的組成。

電堆組裝完成后，組裝力監控板3便作為燃料電堆電堆5的一部分而存在。不論是在電堆在不同的溫度、操作壓力、工作電密條件下運行，還是電堆停機，都可以通過壓力傳感器8實現對燃料電池電堆內部組裝力的實時監測。

3）通過油壓機施加40kN組裝力對電堆主體5加壓、緊固，而后撤掉油壓機的力，電堆5組裝完成；

4）參照圖3，將電堆5置于燃料電池測試平臺1上進行運行測試，通過各個傳感器顯示數值的加和即可確定電堆內部組裝力的實時數據。電堆停機時的內部組裝力亦可即時讀取。