一种燃料电池电堆封装结构制造技术

本发明专利技术公开了一种燃料电池电堆封装结构，属于燃料电池技术领域。所述燃料电池电堆封装结构包括由封装固定板和筒体组装成的无盖中空立方体结构，筒体顶端边缘内侧设有封装法兰，筒体内侧设有导向板，导向板两端分别与封装固定板和封装法兰连接，封装法兰上朝向筒体内部的表面上设有凹槽，凹槽可将卡条放置在凹槽内，本结构中还设有封装压板，工作时封装压板下边缘设置于卡条下方，封装压板与封装法兰之间设有卡条挡板对卡条进行固定。本发明专利技术所述的电堆封装结构在装、拆过程工序简单、易操作，可以快速完成燃料电池电堆单元装拆。可以快速完成燃料电池电堆单元装拆。可以快速完成燃料电池电堆单元装拆。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池电堆封装结构


[0001]本专利技术涉及一种燃料电池电堆封装结构，具体涉及一种可以快速装、拆的燃料电池电堆封装结构，属于燃料电池


技术介绍

[0002]质子交换膜燃料电池(PEMFC)(以下简称燃料电池)依靠电化学反应，将燃料气(如氢气)中的化学能直接转变为电能。近年来，由于世界各国对于治理环境污染越来越重视，燃料电池发电具有能量转换效率高、尾气绿色无污染、安全等特点而被日益重视，同时由于燃料电池技术日益提高，其被应用于电站发电、航空(天)器发电、水下设备发电、航海发电、车载发电机、野外应急发电等应用场景。
[0003]燃料电池工作时，需要有燃料供给系统、氧化剂供给系统、水热管理系统及控制系统的配合，共同组成一个燃料电池系统，才能持续对外输出电能。而燃料电池系统中燃料电池电堆需要装配到一定的封装结构内，才能在实际的工作场景内运行，满足不同场景对燃料电池电堆提出的振动、粉尘、防水、抗冲击等方面的要求。燃料电池封装在需要满足使用要求的同时，还要满足可靠性和可维护性的需求；而对于工程化大规模生产，燃料电池封装还要满足量产工艺、量产成本控制的需求。因此，满足的使用功能需求燃料电池封装是燃料电池系统可靠运行的保证条件之一。
[0004]潍柴动力股份有限公司的电堆封装机构和燃料电池(中国ZL202020447539.2)，该专利所提供的电堆封装，与电堆本体的组装是分离的。是将燃料电池电堆组装好后，再进行电堆封装的组装。同时电堆封装零部件较多，工序复杂，对装配及后续维护要求高，生产成本及后续维保的成本会比较高。昆山弗尔赛能源有限公司的燃料电池电堆封装结构(中国ZL201220005574.4)，虽然封装零部件少，但同样的也是将燃料电池封装组装与电堆本体的组装分离，从安装工艺方面来看，还是略显复杂。

技术实现思路

[0005]针对上述不足本专利技术提供了一种燃料电池电堆封装结构，该结构拆卸简单，拆卸速度快。
[0006]一种燃料电池电堆封装结构，所述燃料电池电堆封装结构包括由封装固定板和筒体组装成的无盖中空立方体结构，筒体顶端边缘内侧设有封装法兰，筒体内侧设有导向板，导向板两端分别与封装固定板和封装法兰连接，封装法兰朝向筒体内部的表面上设有凹槽；筒体顶部设置封装压板，封装法兰的凹槽内放置可抽插的卡条，使卡条一部分位于凹槽内部，另一部分阻挡固定封装压板，卡条上设有卡条阻挡部件对卡条进行定位固定。
[0007]进一步地，上述技术方案中，
[0008]所述燃料电池电堆封装结构的第一种安装配置方式：所述封装固定板和封装压板替代燃料电池电堆两侧端板时，封装固定板上设有接管a、接管b和接管c；接管a、接管b和接管c与筒体分别位于封装固定板的两侧；封装压板为下边缘沿径向向外延展，在竖直方向形
成类凸字状结构；
[0009]所述燃料电池电堆封装结构的第二种安装配置方式：所述封装固定板和封装压板不替代燃料电池电堆两侧端板时，封装固定板上设有通孔，筒体内部堆叠具有两侧端板的燃料电池电堆，燃料电池电堆一侧的端板上的接管穿过通孔；封装压板内部设置若干压块，压块底面与封装压板底面齐平，压块厚度小于封装压板，从封装压板顶部拧入螺钉与压块固定并使压块朝封装固定板方向压紧；
[0010]所述燃料电池电堆封装结构的第三种安装配置方式：所述封装固定板或者封装压板仅单侧代替燃料电池电堆的一侧端板时，燃料电池端板功能被代替侧的安装配置，按照所述第一种安装配置方式安装配置；燃料电池端板功能未被代替侧的安装配置，按照所述第二种安装配置方式安装配置。
[0011]进一步地，上述技术方案中，所述阻挡部件包括卡条挡板或卡条挡块。
[0012]进一步地，上述技术方案中，筒体内设有电堆零部件，电堆零部件沿导向板堆叠在筒体内部，且电堆各板与封装固定板平行。
[0013]进一步地，上述技术方案中，封装固定板、封装法兰、封装压板及卡条挡板之间设有密封条；筒体上设置通风接口、排水接口。
[0014]进一步地，上述技术方案中，筒体与封装固定板和封装法兰采用焊接、紧固件连接或者铆接的方式装配。
[0015]进一步地，上述技术方案中，封装固定板、筒体、封装法兰、卡条、卡条挡板和封装压板的材质包括金属材质。
[0016]进一步地，上述技术方案中，所述金属材质包括钢、不锈钢、钛、钛合金、铝或者铝合金。
[0017]进一步地，上述技术方案中，导向板的材质为绝缘材料。
[0018]进一步地，上述技术方案中，所述绝缘材料包括尼龙、聚甲醛、ABS、聚酰亚胺、聚砜、氟塑料或玻璃纤维增强塑料。
[0019]工作过程：
[0020]当封装固定板和封装压板可以代替燃料电池电堆端板时：
[0021]本专利技术的燃料电池电堆封装结构的安装过程，是将燃料电池电堆零部件，按照适当顺序堆叠在装配为一体的封装固定板、筒体和封装法兰的内腔，然后堆叠封装压板。在封装压板的外表面施加适当的装堆组装力，使燃料电池电堆零部件堆叠沿固定在筒体内壁的导向板方向被压缩，将封装压板压缩到刚好可以把压条推入到封装法兰上对应的凹槽内，再将卡条挡板放入封装法兰、卡条和封装压板三者之间的空隙内，保证卡条在受力后不会从封装法兰的沟槽内脱出。最后释放装堆压力，燃料电池电堆零部件与燃料电池电堆封装同步安装完毕。安装好的燃料电池电堆零部件与燃料电池电堆封装共同组成了燃料电池电堆单元。
[0022]燃料电池电堆单元内的燃料电池电堆零部件堆叠被压缩在封装固定板和封装压板之间，对封装固定板和封装压板产生大小相等且方向相反的两个力，这两个力中，一个力通过封装固定板传递给筒体一端，另一个力通过封装压板、卡条和封装法兰，最终传递给筒体另一端。因此，筒体两端同样受到了大小相等且方向相反的两个力作用，燃料电池电堆单元整体受力平衡，燃料电池电堆零部件被可靠的封装在燃料电池电堆封装内。
[0023]当封装固定板和封装压板不代替燃料电池电堆端板时：
[0024]本专利技术的燃料电池电堆封装结构的安装过程，是将具有端板的燃料电池电堆零部件，按照适当顺序堆叠在装配为一体的封装固定板、筒体和封装法兰的内腔，然后堆叠封装压板。通过旋转螺钉，推动压块压紧端板，从而调节燃料电池电堆零部件堆叠的长度。使燃料电池电堆零部件堆叠沿固定在筒体内壁的导向板方向被压缩，将封装压板压缩到刚好可以把压条推入到封装法兰上对应的凹槽内，再将卡条挡块放入封装法兰、卡条和封装压板三者之间的空隙内，保证卡条在受力后不会从封装法兰的沟槽内脱出。将接管通过通孔与燃料电池电堆端板上相应的接口连接。最后释放装堆压力，安装好的燃料电池电堆零部件与燃料电池电堆封装共同组成了燃料电池电堆单元。
[0025]燃料电池电堆单元内的燃料电池电堆零部件堆叠被压缩在封装固定板和封装压板之间，对封装固定板和封装压板产生大小相等且方向相反的两个力，这两个力中，一个力通过封装固定板传递给筒体一端，另一个力通过封装压板、卡条和封装法兰，最终传递给筒体另一端。因此，筒体两端同样受到了大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池电堆封装结构，其特征在于，所述燃料电池电堆封装结构包括由封装固定板(1)和筒体(2)组装成的无盖中空立方体结构，筒体(2)顶端边缘内侧设有封装法兰(4)，筒体(2)内侧设有导向板(8)，导向板两端分别与封装固定板(1)和封装法兰(4)连接，封装法兰(4)朝向筒体(2)内部的表面上设有凹槽；筒体(2)顶部设置封装压板(7)，封装法兰(4)的凹槽内放置可抽插的卡条(5)，使卡条(5)一部分位于凹槽内部，另一部分阻挡固定封装压板(7)，卡条(5)上设有卡条阻挡部件对卡条(5)进行定位固定。2.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆封装结构，其特征在于，所述燃料电池电堆封装结构的第一种安装配置方式：所述封装固定板(1)和封装压板(7)替代燃料电池电堆两侧端板时，封装固定板(1)上设有接管a(9)、接管b(10)和接管c(11)；接管a(9)、接管b(10)和接管c(11)与筒体(2)分别位于封装固定板(1)的两侧；封装压板(7)为下边缘沿径向向外延展，在竖直方向形成类凸字状结构；所述燃料电池电堆封装结构的第二种安装配置方式：所述封装固定板(1)和封装压板(7)不替代燃料电池电堆两侧端板时，封装固定板(1)上设有通孔(16)，筒体内部堆叠具有两侧端板的燃料电池电堆，燃料电池电堆一侧的端板上的接管穿过通孔(16)；封装压板(7)内部设置若干压块(15)，压块(15)底面与封装压板(7)底面齐平，压块(15)厚度小于封装压板(7)，从封装压板(7)顶部拧入螺钉(14)与压块固定并使压块(15)朝封装固定板(1)方向压紧；所述燃料电池电堆封装结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾军，侯明，郑利民，邵志刚，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：