一種燃料電池電堆組裝用裝置的製作方法
2023-08-14 05:40:01
專利名稱：一種燃料電池電堆組裝用裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於燃料電池技術領域，具體為一種燃料電池電堆組裝用裝置。
背景技術：
質子交換膜燃料電池(PEMFC)是一種直接利用氫能的發電裝置，PEMFC把貯存在氫燃料和氧化劑中的化學能直接轉化為電能，能量轉化效率高；燃料電池對環境友好，唯一排放物是水。因此，燃料電池技術被認為是21世紀首選的潔淨、高效的發電技術。質子交換膜燃料電池工作時在催化劑的作用下，發生的反應為
fi It 生成的無汙染的水直接排出或者回收用來加溼氣體，電極反應產生的電子經外電路到達陰極，從而可以對外做功。燃料電池單體電池如圖I所示，主要由膜電極組件(MEA)，導流極板或雙極板和其他輔助部件組成。為了提高燃料電池的輸出功率，通常將若干個單體電池通過直疊或者平鋪的方式堆疊在一起，在加上集流板、絕緣板和端板，通過螺杆或卡條緊固，組成燃料電池電堆。燃料電池電堆由多個單電池組成，每個單電池在組裝時如果沒有良好的定位裝置，組裝時存在組裝錯位，這將導致燃料電池堆受力不均，影響密封甚至損壞膜電極組件以及雙極板。因此，燃料電池電堆在組裝時必須依靠定位裝置。通常組裝質子交換膜燃料電池(PEMFC)的定位方式分為外定位和內定位。內定位是利用雙極板以及MEA內部結構來實現定位。最常用的方法就是在燃料電池中設置內定位孔。但僅採用一種定位方式不足以使得燃料電池電堆的電池組之間完全對齊，最全面的方法是採用兩種定位方式結合來組裝燃料電池電堆。本發明提出一種靈巧方便的外定位裝置，可結合內定位實現燃料電池電堆的電池組全面定位。美國專利US6358641B1以及US2010/0279195A1提出一種內定位方法，在組裝燃料電池電堆時依靠內定位杆來對齊電池組，內定位杆與定位孔可設置為相匹配的多種形狀。但該專利僅採用一種定位方式，沒有提及外定位。這不僅增加了雙極板和MEA的加工難度與成本，而且也可能帶來密封性問題。
發明內容
本發明的目的在於提供一種燃料電池電堆組裝用裝置，利用一種簡單可靠的設計來解決燃料電池電堆的組裝問題。與現有技術相比，本發明的裝置，結構簡單可靠，容易加工，降低了燃料電池電堆的組裝難度，提高了燃料電池電堆的組裝效率及組裝質量。本發明的一種燃料電池電堆組裝用裝置，包括底盤座、引導杆、垂直杆和支撐固定架；所述的底盤座側面沿底盤座中心軸線對稱設有2或4個引導杆，所述的引導杆與底盤座為一體結構，每個引導杆上表面標有尺寸刻度；所述的支撐固定架和垂直杆各有2或4個，每I個支撐固定架和I根垂直杆組裝成一個整體，每個支撐固定架底部設有滑塊，滑塊設有螺紋定位孔，其滑塊可以在引導杆上沿著軸線方向來回滑動，每個滑塊由緊固螺栓通過螺紋定位孔固定於I個引導杆的確定位置，每根垂直杆與底盤座相垂直，每根垂直杆內表面標有尺寸刻度。本發明的裝置中，所述的底盤座與引導杆上表面與下表面均為水平面，厚度根據材料強度設定為3毫米 20毫米，所述的底盤座為方形或圓形，所述的引導杆長度設置為20釐米 100釐米範圍內。本發明的裝置中，所述的弓I導杆上表面及垂直杆內表面上的尺寸刻度單位為釐米、毫米或者英寸，精度為0. I毫米或者0. 05英寸，所述的垂直杆長度設置為20釐。本發明的裝置中，所述的支撐固定架與滑塊垂直連接成為一體結構，厚度為3毫米 10毫米根據材料強度選取。
本發明的裝置所用材料為單一鋼材、高分子材料或陶瓷，或者由不同材料製備各零件組合。本發明的裝置中，每個支撐固定架和I根垂直杆通過2-8根連接梁連接，並用焊接或螺栓緊固組裝成一個整體。本發明的裝置的用法，根據質子交換膜燃料電池電堆的大小以及規格，將支撐固定架與垂直杆通過底部滑塊在設有引導杆尺寸刻度的引導杆上精確定位，並通過滑塊的螺紋定位孔用緊固螺栓固定在引導杆上，通過垂直杆上的垂直杆尺寸刻度確定其電堆的組裝高度，支撐固定架的高度根據所需組裝電池單片的數量進行調整。本發明的特點在於
(I)本發明的一種燃料電池電堆組裝用裝置，結構簡單、靈活，加工技術容易實現，能夠適應於各種尺寸的燃料電池電堆組裝。(2)引導杆上表面均標有引導杆尺寸刻度，能夠精確定位滑塊的位置，從而定位垂直杆的相對位置。垂直杆內表面標有垂直杆尺寸刻度，能夠精確評估燃料電池端板的平面度，從而間接使得燃料電池內部受力均勻。
圖I是質子交換膜燃料電池組裝結構示意圖
圖2是本發明的燃料電池電堆組裝用裝置的一種實例結構示意圖 圖3是圖2中A部結構放大示意圖
圖4是本發明的燃料電池電堆組裝用裝置的另一種實例結構示意圖 圖5是圖4中B部結構放大示意圖
圖中I.陽極端板，2.陽極絕緣板，3.陽極集流板，4導流極板，5.MEA，6.陰極集流板，7.螺杆，8.密封墊片，9.陰極絕緣板，10.陰極端板，11.引導杆，12.底盤座，13.滑塊，14.支撐固定架，15.垂直杆，16.對齊組件,17引導杆尺寸刻度，18.垂直杆尺寸刻度，19.螺紋定位孔，20.緊固螺栓。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例進一步說明本發明的燃料電池電堆組裝用裝置的結構。實施例I如圖2-3所示，為本發明的燃料電池電堆組裝用裝置。在底盤座12中心軸線上設有4個引導杆11，底盤座12與引導杆11同等厚度且上下表面水平。引導杆11上表面標註有引導杆尺寸刻度17，單位為毫米或者英寸。在引導杆上設有滑塊13，滑塊兩側中央有螺紋定位孔19，滑塊13上固定連接著I個支撐固定架14且相互垂直，滑塊可在引導杆上沿著軸線方向移動，並且可通過螺紋定位孔19螺栓固定。垂直杆15與支撐固定架14通過焊接(或粘貼)連接，垂直杆15與底盤座12表面垂直。滑塊13與支撐固定架14和垂直杆15構成對齊組件16 ;垂直杆內表面上標註有垂直杆尺寸刻度18，單位為毫米或者英寸。實施例I的一種燃料電池電堆組裝用裝置，可以根據電堆的大小靈活調整以適應燃料電池電堆組裝。適合各種形狀燃料電池電堆組裝，特別適合於具有規整結構的方形燃料電池電堆組裝。通過引導杆上的尺寸刻度可以精確定位燃料電池電堆中心；通過垂直杆可以確保燃料電池電堆在組裝時其電堆單片的外四周對齊，並可通過垂直杆上的尺寸刻度調整其電堆最上層表面水平面以及裝夾高度，最終處於水平位置或者滿足客戶要求。實施例2
如圖4-5所示為本發明的燃料電池電堆組裝用裝置另一種實施例，本實施例將垂直杆15與支撐固定架14通過螺栓20連接固定形成垂直杆組件，垂直杆組件通過支撐固定架14固定在滑塊13上，滑塊可在引導杆上沿著軸線方向移動，滑塊13可通過螺紋定位孔19用螺栓緊固在引導杆11上。調整垂直杆組件與支撐固定架之間的疊合程度，使得垂直杆15與底盤座12表面垂直。多個引導杆可以增加電池外周圍的對齊程度，將垂直杆與支撐固定架設為活動可調，可以減小加工精度，從而縮小加工成本。垂直杆15與支撐固定架14可有多種連接方式，可設置為靈活可調。本發明的一種燃料電池電堆組裝用裝置，結構簡單可靠，方便靈活，適用於各種尺寸的燃料電池電堆組裝，特別適合於具有規則外周圍的燃料電池電堆組裝，能夠大幅度提高燃料電池電堆組裝的成功率，減少拆卸次數。
權利要求
1.一種燃料電池電堆組裝用裝置，其特徵在於包括底盤座(12)、引導杆(11)、垂直杆(15)和支撐固定架(14);所述的底盤座側面沿底盤座中心軸線對稱設有2或4個引導杆(11)，所述的引導杆與底盤座為一體結構，每個引導杆上表面標有尺寸刻度；所述的支撐固定架和垂直杆各有2或4個，每I個支撐固定架和I根垂直杆組裝成一個整體，每個支撐固定架底部設有滑塊，滑塊設有螺紋定位孔，其滑塊可以在引導杆(11)上沿著軸線方向來回滑動，每個滑塊由緊固螺栓通過螺紋定位孔固定於I個引導杆的確定位置，每根垂直杆與底盤座相垂直，每根垂直杆內表面標有尺寸刻度。
2.根據權利要求I所述的一種燃料電池電堆組裝用裝置，其特徵在於，所述的底盤座與引導杆上表面和下表面均為水平面，厚度設定為3毫米 20毫米，所述的底盤座為方形或圓形，所述的引導杆長度為20釐米 100釐米。
3.根據權利要求I所述的一種燃料電池電堆組裝用裝置，其特徵在於，所述的引導杆上表面及垂直杆內表面上的尺寸刻度單位為釐米、毫米或者英寸，精度為0. I毫米或者0.05英寸，所述的垂直杆長度為20釐米 100釐米，厚度根據材料強度設置為I毫米飛毫米範圍內。
4.根據權利要求I所述的一種燃料電池電堆組裝用裝置，其特徵在於，所述的支撐固定架與滑塊垂直連接成為一體結構，厚度根據材料強度定為3毫米 10毫米。
5.根據權利要求I所述的一種燃料電池電堆組裝用裝置，其特徵在於，該裝置所用材料為單一鋼材、高分子材料或陶瓷，或者由不同材料製備各零件組合。
6.根據權利要求I所述的一種燃料電池電堆組裝用裝置，其特徵在於，每個支撐固定架和I根垂直杆通過2-8根連接梁連接，並用焊接或螺栓緊固組裝成一個整體。
7.權利要求I所述的一種燃料電池電堆組裝用裝置的用法，其特徵在於，根據質子交換膜燃料電池電堆的大小以及規格，將支撐固定架與垂直杆通過底部滑塊在設有引導杆尺寸刻度的引導杆上精確定位，並通過滑塊的螺紋定位孔(19)用緊固螺栓固定在引導杆上，通過垂直杆上的垂直杆尺寸刻度確定其電堆組裝的高度，支撐固定架的高度根據所需組裝電池單片的數量進行調整。
全文摘要
一種燃料電池電堆組裝用裝置，包括底盤座、引導杆、垂直杆和支撐固定架；底盤座側面沿底盤座中心軸線對稱設有2或4個引導杆，引導杆與底盤座為一體結構，每個引導杆上表面標有尺寸刻度；支撐固定架和垂直杆各有2或4個，每個支撐固定架和垂直杆組裝成一整體，每個支撐固定架底部設有滑塊，滑塊設有螺紋定位孔，滑塊可在引導杆上沿軸線方向來回滑動，滑塊由螺栓通過螺紋定位孔固定於引導杆確定位置，每根垂直杆與底盤座相垂直，每根垂直杆內表面標有尺寸刻度。本裝置結構簡單、靈活，通過固定滑塊在引導杆的位置及垂直杆的長度，可以組裝不同活性面積及不同規格的燃料電池電堆，精確燃料電池的組裝對齊程度，提高燃料電池的穩定性和安全性。
文檔編號H01M8/24GK102800885SQ20121029546
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月20日 優先權日2012年8月20日
發明者潘牧, 葉東浩, 詹志剛, 塗正凱, 梁聰 申請人:武漢理工大學