[發(fā)明專利]一種燃料電池電堆模塊單元及快速模塊化裝堆方法

有效

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• 申請日: 2014-07-22
• 公開（公告）號: CN104241672A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發(fā)明（設計）人: 程立明;魏廣科;王習鵬
• 申請（專利權）人: 江蘇綠遙燃料電池系統(tǒng)制造有限公司
• 主分類號: H01M8/24
• 分類號: H01M8/24;H01M8/02;H01M4/86
• 代理公司: 北京天平專利商標代理有限公司 11239
• 代理人: 繆友菊

技術領域

本發(fā)明涉及一種燃料電池電堆模塊單元及快速模塊化裝堆方法。

背景技術

燃料電池是將氫氣的化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其優(yōu)點是產(chǎn)物是水，零排放無污染，噪音低，轉(zhuǎn)化效率高。工作溫度可在低溫環(huán)境下運行，是移動電源和基站電源和固定電源的首選。聚合物電解質(zhì)膜燃料電池（PEMFC），是由單元電池、雙極板、集電板、端板和緊固件組成。由于聚合物膜燃料電池單片電壓低，在實際應用中，是由多個電池單元疊加在一起進行串聯(lián)起來，形成電堆。由于單元電池片數(shù)多，在電堆的組裝過程中，需要進行定位組裝，然后進行螺桿固定。

目前行業(yè)內(nèi)電堆的組裝技術，只有通過定位孔和定位銷來定位，通過定位銷來定位，在組裝的過程中，由于定位銷和定位孔不是過盈配合，在組裝的壓力下，各個電池單元由于加工精度導致的受力不均勻，造成在電堆組裝過程中產(chǎn)生電堆整體旋轉(zhuǎn)扭曲，單片電池滑動移位，電堆外面不整齊，嚴重會導致部分流場板破裂，從而造成整個電堆的報廢。

美國專利US6358641B1以及US2010/0279195A1提出的內(nèi)定位方法，在電堆組裝的過程中依靠定位銷來對齊電池單元模塊。由于電堆內(nèi)部要求MEA中心部位接觸良好，任何稍微的偏移、易位均會對電池性能產(chǎn)生非常大的不利影響。而美國專利US6358641B1以及US2010/0279195A1提出的內(nèi)定位方法僅為一種比較常規(guī)的內(nèi)定位方式，該內(nèi)定位方法并不能嚴格杜絕MEA在裝堆過程中的偏移，當定位銷與定位孔間隙稍大時，MEA即可能會發(fā)生偏移，而當定位銷與定位孔間隙太小時，又不利于組裝。且該定位方式本身還增加了電堆的組裝難度，給電堆的安全帶來隱患。

專利CN102800885A采用四周用定位滑桿片的方式進行組裝電堆，雖然說在一定程度上解決了電堆的定位問題，但是其定位滑桿片是底部固定，對材料的機械強度要求較高，而且結(jié)構較復雜，組裝出來的電堆的均一性不夠，不便于電堆的組裝與電堆批量生產(chǎn)。

專利CN201110065618提出采用可調(diào)節(jié)壓力裝置，通過自動插拔定位導桿和自動鎖螺母的方式，來提高電堆組裝的效率和電堆組裝的質(zhì)量。只是采用內(nèi)定位，對電堆定位精度不夠，由于采用氣缸和液壓裝置作為壓力傳動裝置，整個裝置上下板的平行度無法有效的控制，會造成裝出來的電堆外尺寸有偏差。另外，該裝置采用立式，不便于電池片的擺放。從一定程度上制約著電堆組裝效率的提高。

專利CN101083335A公開了相鄰兩單元使用金屬極板上模壓形成的突起和凹陷定位，寄定位槽和橋內(nèi)的瓦楞狀加強結(jié)構相互卡接定位這樣的技術特征。該方案是對兩個金屬極板之間進行定位，目的是防止膜電極泄露，造成膜電極的損壞和污染。并沒有給出如何保證膜電極與雙極板之間接觸良好，不發(fā)生滑動的技術啟示。

專利CN202013919U公開了相鄰兩塊金屬板均設有多個卡頭和卡口，其中第一塊金屬板的卡頭與第二塊金屬板的卡口配合，使兩塊金屬板和位于期間的膜電極組件組裝在一起，形成一個單電池；該單電池與另外的單電池再通過他們的卡頭和卡口相連，所有的單電池依靠這種連接方式疊加在一起。該文件中，也是公開了兩個金屬極板之間的定位方式，無法保證膜電極內(nèi)部不發(fā)生滑動移位。

從上述技術狀況可以看出，本領域技術人員一直致力于尋找一種合適的固定方式，以解決燃料電池電堆組裝的問題，也提出了若干固定的方案，但是終究沒有一個方案能夠既徹底解決雙極板與單元電池之間的固定問題，又不會帶來工序上的繁瑣及對裝堆產(chǎn)生其他不利影響。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：?本發(fā)明目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種保證電堆組裝簡單、雙極板與單元電池之間接觸良好、不會發(fā)生任何偏移的燃料電池電堆模塊單元。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種快速模塊化裝堆方法。

本發(fā)明公開一種燃料電池電堆模塊單元，包括單元電池和設置在單元電池一側(cè)的雙極板，其特征在于：所述單元電池的至少一對對角處設置有向所述雙極板一側(cè)彎折的定位片，所述雙極板上與所述定位片對應的位置設置有與定位片匹配的定位槽；所述單元電池通過定位片插入定位槽的方式緊密貼合在一側(cè)的雙極板上。

優(yōu)選地，所述定位片為L型定位片，所述定位槽為與其相匹配的L型定位槽。

優(yōu)選地，所述L型定位片設置在單元電池的對角的兩條直角邊上，由伸出直角邊的耳片彎折90°形成；所述L型定位槽為與L型定位片匹配的直角定位槽。

優(yōu)選地，所述L型定位片設置在單元電池的一對對角處，由設置在一對對角的L型定位片采用插槽式結(jié)構，實現(xiàn)雙極板和單元電池的相對位置固定，即可保證單元電池與雙極板之間緊密配合貼合無移動。