[實用新型]一種燃料電池堆緊固端板結構

有效

• 申請號: 201720715588.8
• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN206878111U
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 肖寬;蔡敏;張祖波;夏詩忠;劉長來
• 申請（專利權）人: 駱駝集團武漢光谷研發中心有限公司
• 主分類號: H01M8/247
• 分類號: H01M8/247;H01M8/248
• 代理公司: 襄陽嘉琛知識產權事務所42217
• 代理人: 嚴崇姚

技術領域

本實用新型屬于燃料電池堆技術領域，具體涉及一種燃料電池堆緊固端板結構。

背景技術

質子交換膜燃料電池是使用氫氧電化學反應發電的裝置，燃料電池堆由一定數量的單體電池串聯疊加而成。單體電池為電池堆中最基本的結構單元，由膜電極組件（MEA）及雙極板構成，其中MEA為電化學發生的位置，雙極板起氣體供應作用。完整的電池堆由若干MEA、雙極板及2塊集流板、端板所組成，其中為了防止反應氣體泄漏，在雙極板及MEA之間設計有密封圈結構，用于氣體密封。所以在電池堆組裝過程中，需要保證一定的裝堆壓力。電池堆發電功率越高，疊加MEA和雙極板數量越多，電池堆的組裝就越復雜。

目前主流電池堆的組裝主要依靠螺桿的緊固壓力組裝電堆，如圖1、圖2所示。最常規方法采用螺栓110、緊固端板100將若干單體電池120組裝電池堆，若干單體電池120構成電池組130。這種設計方式缺點在于螺栓110的緊固作用力分布在端板100四周，組裝受力分布不均，中間受力不足，易導致單體電池MEA及雙極板間接觸不良，產生較大的接觸電阻，同時受力不均也會影響單體電池120密封圈所受壓力，最終影響電池整體性能輸出。

為了保證電池組組裝壓應力力分布均勻，目前有部分專利通過各種設計來改變傳統電堆設計。中國專利（申請號：201610531841.4）公布的一種保證電池組壓應力分布均勻的設計方式。即在電池組上設置若干壓力調整區，在每個壓力調整區沿電堆軸向貫穿設置多個螺栓并設置壓力傳感器，通過螺栓的松緊程度并檢測壓力傳感器來保證組轉壓力均勻。此設計雖能保證組裝受力均勻，其缺點同時也很明顯，中間區域的設置的螺栓貫穿了雙極板和膜電極，會導致雙極板和MEA的密封結構復雜化，同時壓力傳感器的加入也會引起在實際設計中會增加難度，在實際設計中實用性不大。

發明名稱為《一種燃料電池端板》（申請號為201410013203.4）的專利申請，公開了一種用于燃料電池堆兩端的端板設計結構。該端板結構包含外端板、壓力緩沖器及壓力分散板組成。壓力緩沖器為彈性部件，置于外端板和壓力分散板中間，在組裝電池過程中，彈性件在外端板和壓力分散的壓縮下會產生回彈力，通過彈性件的回彈壓力使電池組中間受力，并通過控制彈性件保證電堆中間區域壓應力分布均勻。當疊加的單體電池的數量不同時，需要選擇合適的彈性件來獲得較好的壓力均勻分配效果，無法提供一種通用的方式滿足不同電池組的裝配。

發明名稱為《一種質子交換膜燃料電池堆鋼帶緊固裝置》（申請號為201510473184.2）的專利申請，公開了一種用于燃料電池堆緊固方式。其中，在端板設計部分也采用了和上述專利相同的設計，在端板內側設有3個碟簧，通過碟簧的壓力來保持電池堆的壓應力均勻分布，保證電堆的性能。當疊加的單體電池的數量不同時，需要選擇合適的碟簧來獲得較好的壓力均勻分配效果，無法提供一種通用的方式滿足不同電池組的裝配。

發明內容

本實用新型的目的就是針對上述不足之處而提供一種燃料電池堆緊固端板結構，使電堆組裝壓應力分布均勻，且可以滿足不同電池組結構通用的緊固方式。

本實用新型的技術解決方案是：一種燃料電池堆緊固端板結構，包括上外端板、壓力分散板、下外端板和螺栓，其特征在于：所述壓力分散板為平板；所述上外端板內側面四周邊緣設有凸臺，中央形成凹槽；所述凸臺上設有螺栓穿越通孔；所述上外端板中央設有螺紋通孔，螺紋通孔內裝有緊固螺釘，緊固螺釘位于所述凹槽內。

本實用新型的技術解決方案中所述的螺紋通孔及緊固螺釘為2至8個。

本實用新型的技術解決方案中所述的螺紋通孔及緊固螺釘在上外端板上均勻分布。

本實用新型的技術解決方案中所述的螺紋通孔及緊固螺釘為4個，沿矩形的四個角均勻分布。

本實用新型由于采用由上外端板、壓力分散板、下外端板、螺栓和緊固螺釘構成的燃料電池堆緊固端板結構，其中，壓力分散板為平板，上外端板內側面四周邊緣設有凸臺，中央形成凹槽，凸臺上設有螺栓穿越通孔，上外端板中央設有螺紋通孔，螺紋通孔內裝有緊固螺釘，緊固螺釘位于凹槽內，因而在電池堆裝配時，可通過螺栓將電池組連接緊固成整體電池堆，并且使緊固螺釘尾部接觸壓力分散板，可通過扭力扳手調節緊固螺釘的扭力控制中間區域的壓應力，保證壓應力分布均勻。