一种燃料电池电堆制造技术

本申请公开了一种燃料电池电堆，包括交替层叠的多个双极板和多个膜电极，每个所述膜电极的顶面上均设置有定位凸块，并且底面上均开设有定位凹槽，每个所述双极板上均开设有允许所述定位凸块穿过的定位通孔；其中，层叠设置且相邻的两个所述膜电极中，位于底部的所述膜电极上的定位凸块穿过位于中间的所述双极板上的定位通孔后，伸入到位于顶部的所述膜电极的定位凹槽中。上述的燃料电池电堆，其能够更加精确的实现双极板和膜电极的定位，避免了位移的发生，令燃料电池电堆的密封和性能不再受到影响，提高了燃料电池电堆的结构稳定性，而且还简化了燃料电池电堆的组装工艺，提高了燃料电池电堆的组装效率。

A fuel cell stack

The present application discloses a fuel cell stack, comprising alternately stacked bipolar plates and multiple membrane electrodes, each of which has a positioning bump on the top surface and a positioning groove on the bottom surface, and each bipolar plate has a positioning through hole that allows the positioning bump to pass through. The positioning bump on the bottom membrane electrode passes through the positioning through hole on the middle bipolar plate and extends into the positioning groove of the membrane electrode at the top. The fuel cell stack mentioned above can more accurately locate the bipolar plates and membrane electrodes, avoid the occurrence of displacement, make the sealing and performance of the fuel cell stack no longer affected, improve the structural stability of the fuel cell stack, and simplify the assembly process of the fuel cell stack, improve the assembly efficiency of the fuel cell stack.

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池电堆
本技术涉及燃料电池
，特别涉及一种燃料电池电堆。
技术介绍
现有的燃料电池电堆，其集成方法通常是将双极板和膜电极通过内定位杆或外定位工装逐片落下的方式进行堆叠，并通过施压装置将双极板和膜电极压紧至设定的燃料电池电堆的组装力，然后用固定螺杆或捆扎带紧固燃料电池电堆，最后撤去内定位杆或外定位工装，以形成燃料电池电堆。采用上述集成方式组装的燃料电池电堆，双极板与膜电极之间是通过密封件的摩擦力来实现相对固定的，由于密封件与双极板、膜电极之间缺少精确定位，因此在燃料电池电堆压合过程中密封件容易产生错位，导致双极板与膜电极产生相对位移，影响燃料电池电堆的密封和性能；同时，在燃料电池电堆压合过程中，由于燃料电池电堆缺少限位结构，制造误差和组装误差容易造成燃料电池电堆层间和层内存压缩不均，产生燃料电池电堆局部过压问题，导致双极板，膜电极以及密封件产生形变，影响燃料电池电堆的结构稳定和性能。此外，双极板和膜电极仅靠摩擦力相对固定时，在振动、颠簸等外部加速度载荷作用下容易再次产生层间位移，进一步的影响了燃料电池电堆的结构稳定性。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供了一种燃料电池电堆，其能够更加精确的实现双极板和膜电极的定位，避免了燃料电池电堆的密封和性能受到影响。为了达到上述目的，本技术提供如下技术方案：一种燃料电池电堆，包括交替层叠的多个双极板和多个膜电极，每个所述膜电极的顶面上均设置有定位凸块，并且底面上均开设有定位凹槽，每个所述双极板上均开设有允许所述定位凸块穿过的定位通孔；其中，层叠设置且相邻的两个所述膜电极中，位于底部的所述膜电极上的定位凸块穿过位于中间的所述双极板上的定位通孔后，伸入到位于顶部的所述膜电极的定位凹槽中。优选的，上述燃料电池电堆中，每个所述膜电极的顶面和底面上均开设有多个限位凹槽，每个所述双极板上均设置有能够伸入到所述限位凹槽中的多个限位凸筋，并且所述限位凸筋与位于所述顶面或所述底面上的所述限位凹槽一对一设置。优选的，上述燃料电池电堆中，所述限位凹槽和所述限位凸筋的截面形状均为三角形。优选的，上述燃料电池电堆中，在同一个所述膜电极上，所述定位凸块和所述定位凹槽对正设置。优选的，上述燃料电池电堆中，所述定位凸块、所述定位凹槽和所述限位凹槽均靠近所述膜电极的边缘设置。优选的，上述燃料电池电堆中，设置在同一所述膜电极上的所述定位凸块和所述定位凹槽均为四个，并且呈矩形分布；设置在所述双极板上的所述定位通孔与所述定位凸块一对一设置。优选的，上述燃料电池电堆中，所述限位凸筋设置在靠近同一边缘的两个所述定位通孔之间，并且所述限位凸筋沿两个所述定位通孔的连线延伸。优选的，上述燃料电池电堆中，层叠设置且相邻的两个所述膜电极中，当一者的所述定位凸块位于另一者的所述定位凹槽中时，所述定位凸块与所述定位凹槽之间具有间隙。本技术提供的燃料电池电堆，在膜电极上设置了定位凸块和定位凹槽，在双极板上设置了定位通孔，当燃料电池电堆在进行集成组装时，相邻设置的两个膜电极和位于其中间的双极板中，位于底部的膜电极上的定位凸块会穿过位于中间的双极板上开设的定位通孔，通过定位凸块和定位通孔的套设实现两者的定位，之后穿过定位通孔的定位凸块会继续伸入到位于顶部的另一膜电极的定位凹槽中，通过定位凸块和定位凹槽的嵌套配合实现两个膜电极的定位，进而实现底部膜电极、中间双极板和顶部膜电极的相对定位，以此为基本定位单元继续层叠组装膜电极和双极板，就可实现燃料电池电堆的精确组装，使得燃料电池电堆在集成组装过程中能够更加精确的实现双极板和膜电极的定位，避免了燃料电池电堆的密封和性能受到影响。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本技术实施例提供的燃料电池电堆的俯视图；图2为图1的局部放大图；图3为图2的A-A向视图；图4为图2的B-B向视图。在图1-图4中：1-双极板，2-膜电极，3-定位凸块，4-定位凹槽，5-定位通孔，6-限位凸筋。具体实施方式本技术提供了一种燃料电池电堆，其能够更加精确的实现双极板和膜电极的定位，避免了燃料电池电堆的密封和性能受到影响。下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。如图1-图4所示，本技术实施例提供的燃料电池电堆，优选为采用金属双极板和石墨双极板的质子交换膜燃料电池电堆，主要包括交替层叠设置的多个双极板1和多个膜电极2，其中，每个膜电极2的顶面上均设置有定位凸块3，并且每个膜电极2的底面上均开设有定位凹槽4，与之对应的，每个双极板1上均开设有允许定位凸块3穿过的定位通孔5；在进行燃料电池电堆的集成组装时，层叠设置且相邻的两个膜电极2中，位于底部的膜电极2上的定位凸块3穿过位于中间的双极板1上的定位通孔5后，伸入到位于顶部的膜电极2的定位凹槽4中，实现定位凸块3和定位凹槽4的嵌套配合，进而实现三者的相对定位，以此为基本定位单元继续层叠组装膜电极2和双极板1，就可实现燃料电池电堆的精确组装。为了进一步优化技术方案，本实施例提供的燃料电池电堆中，还进一步优选的令每个膜电极2的顶面和底面上均开设有多个限位凹槽，每个双极板1上均设置有能够伸入到限位凹槽中的多个限位凸筋6，并且限位凸筋6与位于顶面或底面上的限位凹槽一对一设置，如图3和图4所示(图3和图4示出的是限位凸筋6与限位凹槽贴合的状态)。本实施例中，在设置有由定位凸块3和定位凹槽4构成的自定位结构的基础之上，还进一步的在膜电极2上设置了限位凹槽、在双极板1上设置了能够与限位凹槽咬合的限位凸筋6，以形成自限位结构，进而实现了膜电极2和相邻双极板1之间的横向限位，以更加充分的避免相对滑移情况的出现。更加优选的，限位凹槽和限位凸筋6的截面形状均为三角形，如图3和图4所示。之所以优选限位凹槽和限位凸筋6的截面形状均为三角形，是因为在使用施压装置对燃料电池电堆进行加压紧固时，双极板1与膜电极2上相互咬合的三角形凹凸结构(即限位凹槽和限位凸筋6)具有自动对位功能，能够使双极板1和膜电极2在压力作用下更紧密的贴合在一起，从而更好的防止双极板1和膜电极2在施压过程中及施压紧固后的使用过程中产生横向位移。并且，限位凹槽和限位凸筋6构成的自限位结构，在使用施压装置对双极板1和膜电极2进行施压时，通过自限位结构的充分咬合，令双极板1与膜电极2在完全贴合时不可再继续压缩，即通过匹配自限位结构的厚度尺寸(三角形的高度)与燃料电池电堆的设计压合力，避免燃料电池电堆组装压合时出现过压的情况。具体的，优选定位通孔5和限位凸筋6通过对双极板1进行冲压或加工而成型。通过上述结构的优化，使得本实施例提供的燃料电池电堆具有以下多个优点：一、利用具有自定位结构和自限位结构的双极板1和膜电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池电堆，包括交替层叠的多个双极板和多个膜电极，其特征在于，每个所述膜电极的顶面上均设置有定位凸块，并且底面上均开设有定位凹槽，每个所述双极板上均开设有允许所述定位凸块穿过的定位通孔；其中，层叠设置且相邻的两个所述膜电极中，位于底部的所述膜电极上的定位凸块穿过位于中间的所述双极板上的定位通孔后，伸入到位于顶部的所述膜电极的定位凹槽中。

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池电堆，包括交替层叠的多个双极板和多个膜电极，其特征在于，每个所述膜电极的顶面上均设置有定位凸块，并且底面上均开设有定位凹槽，每个所述双极板上均开设有允许所述定位凸块穿过的定位通孔；其中，层叠设置且相邻的两个所述膜电极中，位于底部的所述膜电极上的定位凸块穿过位于中间的所述双极板上的定位通孔后，伸入到位于顶部的所述膜电极的定位凹槽中。2.根据权利要求1所述的燃料电池电堆，其特征在于，每个所述膜电极的顶面和底面上均开设有多个限位凹槽，每个所述双极板上均设置有能够伸入到所述限位凹槽中的多个限位凸筋，并且所述限位凸筋与位于所述顶面或所述底面上的所述限位凹槽一对一设置。3.根据权利要求2所述的燃料电池电堆，其特征在于，所述限位凹槽和所述限位凸筋的截面形状均为三角形。4.根据权利要求2所述的燃料电池电...

【专利技术属性】
技术研发人员：周庆伟，唐厚闻，何健，张健，王燕文，
申请(专利权)人：上海汽车集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31