一种能够改善端板受力的燃料电池制造技术

本实用新型专利技术提供了一种能够改善端板受力的燃料电池，包括电堆、前端板、后端板、前集流板、后集流板、紧固带锁紧机构和传力机构，前端板和后端板分别设置在电堆的两侧，前集流板设置在前端板与电堆之间，后集流板设置在后端板与电堆之间，前端板、前集流板、电堆、后集流板、后端板和传力机构之间依次由紧固带锁紧机构锁紧，紧固带锁紧机构包括多条紧固带，各紧固带的两自由端各设置有一个能够叠在一起的带连接块，带连接块上设有楔形孔，传力机构设置在前端板和紧固带之间，紧固带锁紧机构还包括楔形螺柱，且往楔形孔中旋入楔形螺柱时能够将传力机构压紧在前端板上。根据本实用新型专利技术提供的能够改善端板受力的燃料电池，其端板弯曲情况能够得到改善。

【技术实现步骤摘要】
一种能够改善端板受力的燃料电池
本技术涉及电池
，尤其涉及一种能够改善端板受力的燃料电池。
技术介绍
燃料电池是一种将燃料(如甲醇、氢气等)的化学能转化为电能的电化学装置，简称电堆，质子交换膜燃料电池(PEMFC)就是其中的一种。在实际应用中，一般是由上百个单电池串联成一个电堆，每个部件的制造误差以及在装配过程中的装配误差将会影响装配的质量，甚至严重影响电堆的性能。而装配压力又是影响燃料电池电堆性能的重要参数之一，其值过小会导致双极板和气体扩散层之间的接触压力过小，最终影响密封效果，比如GDL的孔隙率过大、燃料泄露、过大的接触电阻，同时如果接触电阻过大会使得电堆输出功率降低；而其值过大会使接触压力过大，会损坏MEA(尤其是最外层的GDL)，导致GDL的微孔结构毁坏，GDL纤维被压碎，阻碍气体的通过。不管哪种情况,将会导致电池性能的降低。在保证电堆密封性的前提下，应当尽可能使燃料电池发挥出最大功率，使电化学反应所产生的电子能够在电堆内的传递，形成电流。这就需要一定的紧固装置提供足够大的紧固力将燃料电池的各个组件集成在一起成为电堆结构，从而保证电池单体内和电池单体间的紧密接触，因此，燃料电池堆集成设计与优化是能够改善端板受力的燃料电池的研究热点之一。经过几年的发展，电堆的紧固装置可以分为两种：一种是传统的螺杆螺母锁紧机构；另一种是钢带捆绑机构。传统的螺杆螺母锁紧机构——虽然结构简单，组装拆卸方便，但会造成电堆前后端板边缘弯曲中间凸起的现象，导致膜电极和石墨双极板受力不均匀，而且占用空间量大、电堆重量增加等。在现行紧凑性要求和轻量化趋势下，这种方案只应用于小型的实验室电堆。针对上述问题，有些专利做出了改进，将传统的螺杆螺母锁紧机构改为钢带捆绑机构。这种机构的主要部件包括钢带、钢带头以及钢带锁紧元件。其中具有代表性的是：中国申请专利CN200610171874.9(如图1所示)和CN205692910U(如图2所示)。专利CN200610171874.9公开了一种具有改进的单元电池组件耦连结构，包括燃料电池电堆，前端板和后端板，前端弧度端板和后端弧度端板的内侧面为平面，外侧面为弧面，且中间开有凹槽，其锁紧元件为螺母螺杆。专利CN205692910U公开了一种质子交换膜燃料电池堆钢带紧固装置，包括燃料电池电堆,前后端板、碟簧、碟簧压板、钢带紧固机构、U型板等，在后端板设计了一定的圆弧表面，为了让钢带更均匀地将捆绑力施加给石墨板膜电极组，在后端板的钢带贴合处做成了凹槽，方便钢带卡位。专利CN200610171874.9中方案不足之处是，虽然弧形端板相对于平面型端板，能使端板受力有所改善，但是此弧形端板中间设有凹槽，使端板两边的弧形应力集中区受力，在中间完全不受力，依然会导致端板中间产生弯曲变形。专利CN205692910U中方案不足之处是，钢带头部的加工制造实现较困难，而且采用的是螺栓连接，需选择尺寸较大的销钉，同时装配耗时，这对于生产装配是不利的。此外，在调节钢带的预紧度时，为了尽量使两边受力均匀，需在两边同时调节且调节量的一致性不好控制。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本技术提供了一种能够改善端板受力的燃料电池，其能够改善燃料电池的端板受力情况。具体地，其技术方案如下：一种能够改善端板受力的燃料电池，包括电堆、前端板、后端板、前集流板、后集流板、紧固带锁紧机构和传力机构，所述前端板和所述后端板分别设置在所述电堆的两侧，所述前集流板设置在所述前端板与所述电堆之间，所述后集流板设置在所述后端板与所述电堆之间，所述前端板、所述前集流板、所述电堆、所述后集流板、所述后端板和所述传力机构之间依次由所述紧固带锁紧机构锁紧，所述紧固带锁紧机构包括多条紧固带，各所述紧固带的两自由端各设置有一个能够叠在一起的带连接块，所述带连接块上设有楔形孔，所述传力机构设置在所述前端板和所述紧固带之间，所述紧固带锁紧机构还包括楔形螺柱，且往所述楔形孔中旋入所述楔形螺柱时能够将所述传力机构压紧在所述前端板上。作为对技术方案的进一步改进，所述楔形孔的直径沿接近所述电堆的一侧逐渐增大。作为对技术方案的进一步改进，所述楔形孔的直径沿接近所述电堆的一侧逐渐减小。作为对技术方案的进一步改进，还包括盖板、与所述紧固带一一对应的螺母，所述盖板设置在所述紧固带的外侧，所述盖板上设置有用于穿设所述螺母和所述楔形螺柱的通孔，所述螺母被配置为能够不转动地定位在所述通孔内且与所述楔形螺柱螺纹配合，所述楔形螺柱的位于所述盖板一侧的端部设有用于与螺丝刀配合的开口，所述楔形螺柱的位于所述传力机构一侧的端部被配置为能够压紧所述传力机构。作为对技术方案的进一步改进，所述楔形螺柱的位于所述传力机构的一端设有阶梯轴，所述阶梯轴上套设有套筒，且所述阶梯轴能够在所述套筒内转动，所述套筒被定位在所述传力机构上，所述套筒上套有与所述带连接块抵接的回位弹簧。作为对技术方案的进一步改进，所述传力机构包括楔形滑块、浮动板和弹性元件，所述楔形滑块的一侧设置有限位槽，所述紧固带设置在所述限位槽中，所述楔形滑块的另一侧为楔形，所述浮动板面向所述紧固带的一侧设置有与所述楔形滑块楔形角度相匹配的斜面，所述浮动板面向所述前端板的一侧设置有与所述弹性元件相匹配的限位孔。作为对技术方案的进一步改进，所述浮动板面向所述前端板的一侧为平面，所述浮动板面向所述紧固带的一侧的中部为平面，所述浮动板上与所述楔形滑块楔形角度相匹配的斜面设置在所述中部的两侧，所述中部的平面上设置有用于穿设螺栓的通孔。作为对技术方案的进一步改进，所述中部的平面和与所述楔形滑块楔形角度相匹配的斜面之间设置有过渡垂直面，所述过渡垂直面与所述楔形滑块之间具有预设的间隔，且高出所述楔形斜面末端最高点2mm距离，所述过渡垂直面被配置为能够对所述楔形滑块进行限位。作为对技术方案的进一步改进，所述过渡垂直面与所述中部的平面垂直。作为对技术方案的进一步改进，所述紧固带的两自由端的所述带连接块分别为第一带连接块和第二带连接块，所述第一带连接块连接部分向远离所述电堆的方向偏移第一预设距离，所述第二带连接块连接部分向接近所述电堆的方向偏移第二预设距离，当所述第一带连接块、所述第二带连接块上的所述楔形孔居中叠放再一起时，所形成的组合孔与所述楔形螺柱的楔形角度刚好一致。本技术至少具有以下有益效果：1)本技术中，带连接块中的楔形孔与楔形螺柱组成楔形涨紧机构，此机构安装、拆卸方便，一定程度上改善了螺栓连接装配耗时的弊端，同时可控制调节量的一致性。2)引入了传力机构，传力机构设置在前端板和紧固带之间，且往所述楔形孔中插入楔形螺柱时能够将传力机构压紧在前端板上，传力机构的设置能够避免钢带直接作用到前端板，防止前端板变形。进一步地，传力机构采用楔形滑块，楔形滑块在浮动板斜面上滑动时，将所受的紧固带带预紧力传给浮动板，而浮动板将所受的力分解为一个垂直力和一个水平力，其中均匀的垂直力通过弹性元件传给前端板，而水平力则由自身承受，由于楔形滑块是可以上下滑动，所以浮动板所承受的水平力较之以前的结构明显的减少，从而应力集中现象得到改善；3)通过布置弹性元件，可将紧固带的预紧力均匀的传至前端板，同时可补偿紧固带调节过程中出现应力松弛现象。为使本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能够改善端板受力的燃料电池，其特征在于，包括电堆、前端板、后端板、前集流板、后集流板、紧固带锁紧机构和传力机构，所述前端板和所述后端板分别设置在所述电堆的两侧，所述前集流板设置在所述前端板与所述电堆之间，所述后集流板设置在所述后端板与所述电堆之间，所述前端板、所述前集流板、所述电堆、所述后集流板、所述后端板和所述传力机构之间依次由所述紧固带锁紧机构锁紧，所述紧固带锁紧机构包括多条紧固带，各所述紧固带的两自由端各设置有一个能够叠在一起的带连接块，所述带连接块上设有楔形孔，所述传力机构设置在所述前端板和所述紧固带之间，所述紧固带锁紧机构还包括楔形螺柱，且往所述楔形孔中旋入所述楔形螺柱时能够将所述传力机构压紧在所述前端板上。

【技术特征摘要】
1.一种能够改善端板受力的燃料电池，其特征在于，包括电堆、前端板、后端板、前集流板、后集流板、紧固带锁紧机构和传力机构，所述前端板和所述后端板分别设置在所述电堆的两侧，所述前集流板设置在所述前端板与所述电堆之间，所述后集流板设置在所述后端板与所述电堆之间，所述前端板、所述前集流板、所述电堆、所述后集流板、所述后端板和所述传力机构之间依次由所述紧固带锁紧机构锁紧，所述紧固带锁紧机构包括多条紧固带，各所述紧固带的两自由端各设置有一个能够叠在一起的带连接块，所述带连接块上设有楔形孔，所述传力机构设置在所述前端板和所述紧固带之间，所述紧固带锁紧机构还包括楔形螺柱，且往所述楔形孔中旋入所述楔形螺柱时能够将所述传力机构压紧在所述前端板上。2.根据权利要求1所述的能够改善端板受力的燃料电池，其特征在于，所述楔形孔的直径沿接近所述电堆的一侧逐渐增大。3.根据权利要求1所述的能够改善端板受力的燃料电池，其特征在于，所述楔形孔的直径沿接近所述电堆的一侧逐渐减小。4.根据权利要求1所述的能够改善端板受力的燃料电池，其特征在于，还包括盖板、与所述紧固带一一对应的螺母，所述盖板设置在所述紧固带的外侧，所述盖板上设置有用于穿设所述螺母和所述楔形螺柱的通孔，所述螺母被配置为能够不转动地定位在所述通孔内且与所述楔形螺柱螺纹配合，所述楔形螺柱的位于所述盖板一侧的端部设有用于与螺丝刀配合的开口，所述楔形螺柱的位于所述传力机构一侧的端部被配置为能够压紧所述传力机构。5.根据权利要求4所述的能够改善端板受力的燃料电池，其特征在于，所述楔形螺柱的位于所述传力机构的一端设有阶梯轴，所述阶梯轴上套设有套筒，且所述阶梯轴能够在所述套筒内转动，...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪仕才，周勇，王海江，李辉，黄华强，李辉，
申请(专利权)人：深圳市南科燃料电池有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44