[發(fā)明專利]一種燃料電池電堆的組裝方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510905907.7
• 申請日: 2015-12-09
• 公開（公告）號: CN105428688B
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘牧;宛朝輝;廖鑫;范衛(wèi)東;王順忠
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工新能源有限公司
• 主分類號: H01M8/2404
• 分類號: H01M8/2404
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 鄔麗明

本發(fā)明涉及一種燃料電池電堆的組裝方法，包括以下步驟：1)提供固定機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)、供壓裝置及鎖緊機(jī)構(gòu)2)將電堆的下端板、集流板、組堆單電池、集流板及上端板按次序依次放入固定機(jī)構(gòu)內(nèi)，定位機(jī)構(gòu)的每根定位柱均垂直于電堆，使電堆的四周卡嵌于每根定位柱的第二表面所界定的空間內(nèi)；3)利用供壓裝置的壓塊對電堆部件的上端板及下端板施加垂直于電堆方向的壓力，將電堆各個部件壓縮到設(shè)定要求；4)利用鎖緊機(jī)構(gòu)將電堆各個部件固定達(dá)到組裝電堆的目的；5)撤去壓力，撤去固定機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)，將電堆取下，電堆組裝完畢。此組裝電堆的定位組裝方法操作簡單方便，可實(shí)施性強(qiáng)，能精確定位。定位機(jī)構(gòu)保證電堆各零部件接觸均勻，不發(fā)生偏移；供壓裝置壓塊可保證組裝電堆各組件的受力均勻，保證了組裝電堆的質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種燃料電池電堆的組裝方法。

背景技術(shù)

燃料電池是一種直接利用氫能發(fā)電的裝置，氫氣和氧氣的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能，由于不經(jīng)過卡諾循環(huán)，能量轉(zhuǎn)化率高；產(chǎn)物只有水，燃料電池比較環(huán)保。氫能也被譽(yù)為終極環(huán)保能源，而燃料電池技術(shù)被認(rèn)為是21世紀(jì)首選的節(jié)能，高效，環(huán)保的發(fā)電技術(shù)。

質(zhì)子交換膜燃料電池工作時的反應(yīng)原理如下：

陽極：H₂→2H⁺+2e^-

陰極：O₂+2H⁺+2e^-→H₂O；

陽極產(chǎn)生的電子只能經(jīng)外電路到達(dá)陰極，產(chǎn)生的H⁺經(jīng)質(zhì)子交換膜到達(dá)陰極，在催化劑的作用下電子、質(zhì)子和氧氣反應(yīng)產(chǎn)生水。同時電子由陽極經(jīng)外電路達(dá)到陰極可以對外做功。

燃料電池電堆由多個單電池串聯(lián)組成，多個單電池在組裝時，如果受力不均或者發(fā)生組件之間偏移，嚴(yán)重會導(dǎo)致電堆組件破裂，陰陽極竄氣，發(fā)生爆炸；燃料電池裝配技術(shù)直接影響電堆的密封性能，陽極燃料泄漏也易發(fā)生爆炸；接觸不好對導(dǎo)致電堆內(nèi)阻太大，性能變差；同時裝堆過程中還需保證燃料電池內(nèi)部氧化劑和燃料相互隔離，不能互竄，以免發(fā)生爆炸危險。

如公開號為CN103633359A的中國發(fā)明專利公開了一種燃料電池電堆組裝方法，此為四角定位組裝電堆的方法，外定位是通過四個立柱限制電堆部件的四個角來實(shí)現(xiàn)的。此法有兩方面不足：一方面，定位立柱未有效固定，擠壓時容易發(fā)生立柱變形，若單電池數(shù)量較多時，電堆各部件擠壓立柱，由于立柱沒有有效的外固定將會導(dǎo)致立柱變形，易造成單電池之間發(fā)生偏移，無法保證精確定位裝堆。隨著單電池數(shù)量增加，這種影響會更嚴(yán)重；另一方面，若流場板較長時，中間側(cè)邊無定位，易造成超薄流場板的扭曲變形，該方法僅用立柱限制四角來定位，尤其對現(xiàn)在常用的金屬極板(尺寸：長300mm、寬10mm、厚0.1mm)，在被擠壓時易造成超薄金屬極板中間部分扭曲變形，各組件無法對正，導(dǎo)致接觸不好，密封性差，漏氣，直接影響電堆性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種簡單便捷有效的燃料電池電堆的組裝方法。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為：

一種燃料電池電堆的組裝方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)提供固定機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)、供壓裝置及鎖緊機(jī)構(gòu)；所述固定機(jī)構(gòu)為固定框，所述定位機(jī)構(gòu)包括多組定位柱，每組定位柱包括至少兩根定位柱，每組定位柱分別固定在所述固定框每個側(cè)板的內(nèi)表面，每根定位柱包括相互平行的第一表面和第二表面，每根定位柱的第一表面與固定框的側(cè)板的內(nèi)表面相接觸；

2)將電堆的下端板、集流板、膜電極、集流板及上端板按次序依次放入定位機(jī)構(gòu)內(nèi)，每根定位柱均垂直于電堆，使電堆的四周卡嵌于每根定位柱的第二表面所界定的空間內(nèi)；

3)利用供壓裝置的壓塊對電堆部件的上端板及下端板施加垂直于電堆的壓力，將電堆各個部件壓縮到設(shè)定要求；