[實(shí)用新型]一種高集成度金屬板燃料電池電堆

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320798428.6
• 申請(qǐng)日: 2013-12-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203659995U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 付宇;侯中軍;劉雪婷;竇永香
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 新源動(dòng)力股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M8/24
• 分類(lèi)號(hào): H01M8/24
• 代理公司: 大連東方專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 梁科穎;李洪福

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及膜燃料電池電堆。

背景技術(shù)

當(dāng)前燃料電池電堆通常在多節(jié)單池堆疊后，通過(guò)兩側(cè)端板對(duì)電堆施壓。施壓方法大體分為兩類(lèi)：一類(lèi)是在電堆外圍使用螺桿緊固，一類(lèi)是通過(guò)捆綁帶緊固。

螺桿式的缺陷在于：1）增大了電堆截面積，進(jìn)而增大了電堆體積，降低了體積比功率；2）多個(gè)螺桿需要分別加力，致使組裝過(guò)程繁瑣，而且難以保證螺桿間力的一致性，導(dǎo)致電堆受力不均；3）螺桿裸露在電堆外圍，處于電安全、產(chǎn)品美觀、電堆保護(hù)等因素考慮還需要進(jìn)一步處理，產(chǎn)品化程度較低。

捆綁式的缺陷在于：1）考慮空氣、燃料和冷卻劑進(jìn)出口及電流輸出正、負(fù)極、巡檢出口等的干涉問(wèn)題，捆綁帶的寬度難以保證，易發(fā)生形變導(dǎo)致實(shí)際組裝力低于設(shè)計(jì)值；2）捆綁帶增厚則會(huì)導(dǎo)致電堆組裝操作困難，組裝力的精度難以保證；3）捆綁帶倒角處易與端板摩擦造成組裝力無(wú)法有效傳遞到電堆本體、彈簧等隨動(dòng)補(bǔ)償?shù)目蓪?shí)現(xiàn)性受到影響。

中國(guó)專(zhuān)利CN2388714Y公開(kāi)了一種整體封裝型質(zhì)子交換膜燃料電池的結(jié)構(gòu)。該專(zhuān)利涉及的質(zhì)子交換膜燃料電池電堆，采取整體封裝結(jié)構(gòu)，包括端蓋（類(lèi)似端板）、盒形件（四周封裝一體圍成盒狀）、電堆

及緊固裝置組成。但它存在著兩大不足之處：

該專(zhuān)利涉及電堆內(nèi)部沒(méi)有組裝力下降的補(bǔ)償措施，會(huì)在電堆高溫操作、低溫啟動(dòng)及長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后部件自身衰變時(shí)，電堆組裝力發(fā)生劇烈變化，隨時(shí)間而發(fā)生大幅度下降，導(dǎo)致各部件間接觸狀態(tài)變差內(nèi)阻增加；導(dǎo)致電堆外漏及各腔串漏量增加，安全性降低，氣體利用率降低；最終導(dǎo)致電堆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)失效，壽命縮短。

該專(zhuān)利涉及的盒形件是四周的封裝板一體圍成的，因此該結(jié)構(gòu)在電堆組裝和維修拆卸時(shí)將非常困難。在組裝時(shí)，如果是先將電堆主體壓縮的話(huà)，將無(wú)法繞過(guò)加壓裝置將四周封裝的一體化盒形件套在電堆外部；如果先將盒形件套在電堆外部后再加壓，則很難保證電堆部件在受壓后不發(fā)生偏移，進(jìn)而影響對(duì)正及絕緣。

實(shí)用新型內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本實(shí)用新型提出如下技術(shù)方案：一種高集成度金屬板燃料電池電堆，包括電堆主體以及緊固在該電堆主體兩側(cè)的各一塊固定端板，它的特點(diǎn)是：在兩塊固定端板之中任一個(gè)與電堆主體之間設(shè)有浮動(dòng)端板，這個(gè)浮動(dòng)端板的側(cè)面固定有彈簧。浮動(dòng)端板側(cè)面固定的彈簧的數(shù)量為16個(gè)。

采用了以上技術(shù)方案的高集成度金屬板燃料電池電堆，可以達(dá)到以下技術(shù)效果：

電堆外尺寸固定，方便產(chǎn)品化應(yīng)用和運(yùn)輸、拆裝。

整個(gè)電堆集成度高，有助于提升電堆的體積比功率。

側(cè)面封裝板起緊固作用，總體截面積非常大而不易發(fā)生自身

形變，有利于維持電堆的總體組裝力，并使組裝力在電堆上均勻分布。

電堆內(nèi)部通過(guò)彈簧補(bǔ)償，利于在電堆的組裝力發(fā)生變化時(shí)，使電堆內(nèi)部的實(shí)際組裝力更接近設(shè)計(jì)組裝力，同時(shí)也可以延緩電堆組裝力的衰減。

電堆內(nèi)部存在一塊可自由浮動(dòng)的端板，可確保電堆內(nèi)部組裝力的有效傳遞。

電堆的組裝過(guò)程簡(jiǎn)捷方便，有利于提高生產(chǎn)效率。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型一種高集成度金屬板燃料電池電堆的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

圖2為圖1中序號(hào)為4的部件即浮動(dòng)端板的結(jié)構(gòu)示意圖

圖3為本實(shí)用新型一種高集成度金屬板燃料電池電堆電堆組裝完成后外觀圖

圖中：1、電堆主體.；2.固定端板ⅰ；3.固定端板ⅱ；4.浮動(dòng)端板；5.彈簧。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步具體詳細(xì)說(shuō)明：

從圖1可以看出，本實(shí)用新型一種高集成度金屬板燃料電池電堆的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括電堆主體1，本案例中內(nèi)裝160節(jié)單池、2塊集流板。電堆主體1的兩側(cè)最外面分別有一塊固定端板2與3。電堆主體1與任一側(cè)固定端板2或3之間間，設(shè)有一塊浮動(dòng)端板4。

圖2表示出本案例中浮動(dòng)端板4上排布有數(shù)量為16個(gè)的彈簧5。彈簧型號(hào)可以采用SWL40-40。

外面兩塊端板2和3與封裝板固定，電堆四周的封裝板由4個(gè)方向的平板拼接而成，封裝板可采用0.2mm厚304不銹鋼板。

電堆組裝后，組裝力由整個(gè)側(cè)面的封裝板提供；而在電堆內(nèi)部的自由端板可以自由浮動(dòng)。在不同電堆條件下，電堆內(nèi)部組裝力發(fā)生變化時(shí)，外部尺寸及外部端板的相對(duì)位置不發(fā)生改變；而在電堆內(nèi)部，彈簧通過(guò)伸縮對(duì)組裝力提供補(bǔ)償，浮動(dòng)端板隨彈簧的變化而發(fā)生位置變化。