一种燃料电池电堆组装方法及组装系统技术方案

本发明专利技术涉及燃料电池组装技术领域，具体涉及一种燃料电池电堆组装方法及组装系统。一种燃料电池电堆组装方法，包括以下步骤：将多个膜电极和多个双极板依次交替堆叠组装成第二电堆单元；将第一绝缘板、第一集流板、第一单极板和第二电堆单元依次堆叠组装成第一电堆单元；将第二电堆单元、第二单极板、第二集流板和第二绝缘板依次堆叠组装成第三电堆单元；将第一端板、第一电堆单元、多个第二电堆单元、第三电堆单元和第二端板依次组装并紧固后形成燃料电池电堆。本发明专利技术提供了一种生产效率较高，产品的一致性和精度均较好的燃料电池电堆组装方法及组装系统。装方法及组装系统。装方法及组装系统。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池电堆组装方法及组装系统


[0001]本专利技术涉及燃料电池组装
，具体涉及一种燃料电池电堆组装方法及组装系统。

技术介绍

[0002]在经济快速发展的当今，能源利用涉及到社会生活的方方面面。目前，能源利用主要依靠石化能源，包括石油、天然气、煤，但是石化能源燃烧后产生的污染物质对环境的污染程度日益严重，并且石化能源是非可再生能源，随着长时间的大量使用，石化能源的储量令人堪忧。因此，寻找清洁能源以替代石化能源是当务之急。其中，燃料电池作为一种新能源，使用清洁，利用效率高，是一种理想的零排放、无污染的清洁新型能源应用方式。
[0003]燃料电池电堆由多个燃料电池单体以串联方式层叠组合构成。双极板与膜电极(MEA)交替叠合，各单体之间嵌入密封件，经前、后端板压紧后用螺杆紧固拴牢，即构成燃料电池电堆。
[0004]在电堆的组装尤其是大层数的电堆组装过程中，为了便于组装燃料电池电堆，同时确保组装成型后的燃料电池电堆的性能，在组装燃料电池电堆之前需要先对燃料电池电堆部件进行预组装。目前，各种预组装工艺大多都是先对端板组件、螺栓组件进行简单预组装，然后再用常用方法将各个零部件一层一层的堆叠组装在一起，最后进行压堆锁螺栓，其中大部分动作由人工完成，此种方式操作复杂，生产效率低，并且无法保证产品组装的一致性及精度，因此不利于批量的自动化生产，无法广泛应用。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的电堆组装生产效率较低，无法保证产品的一致性及精度的缺陷，从而提供一种生产效率较高，产品的一致性和精度均较好的燃料电池电堆组装方法及组装系统。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种燃料电池电堆组装方法，包括以下步骤：
[0007]将多个膜电极和多个双极板依次交替堆叠组装成第二电堆单元；
[0008]将第一绝缘板、第一集流板、第一单极板和第二电堆单元依次堆叠组装成第一电堆单元；
[0009]将第二电堆单元、第二单极板、第二集流板和第二绝缘板依次堆叠组装成第三电堆单元；
[0010]将第一端板、第一电堆单元、多个第二电堆单元、第三电堆单元和第二端板依次组装并紧固后形成燃料电池电堆。
[0011]可选地，还包括将所述膜电极和双极板分别定位后再组装的步骤。
[0012]可选地，所述膜电极在第一定位点进行定位，所述双极板在第二定位点进行定位。
[0013]可选地，所述第一绝缘板、第一单极板、第二绝缘板和第二电极板均在所述第一定
位点进行定位；所述第一集流板和第二集流板均在所述第二定位点进行定位。
[0014]可选地，还包括对组装后的第一端板、第一电堆单元、多个第二电堆单元、第三电堆单元和第二端板压紧的步骤。
[0015]可选地，还包括对压紧后的第一端板、第一电堆单元、多个第二电堆单元、第三电堆单元和第二端板进行气密性检测的步骤。
[0016]可选地，所述第二电堆单元中膜电极和双极板的总数为20－30片。
[0017]还提供了一种燃料电池电堆组装系统，包括：
[0018]分设在预堆叠组装工位两侧的第一机器人和第二机器人，所述第一机器人用于抓取第一绝缘板、第一单极板、第二绝缘板、第二单极板和膜电极，所述第二机器人用于抓取第一集流板、第二集流板和双极板；
[0019]多个膜电极和多个双极板依次交替堆叠组装成第二电堆单元；第一绝缘板、第一集流板、第一单极板和第二电堆单元依次堆叠组装成第一电堆单元；第二电堆单元、第二单极板、第二集流板和第二绝缘板依次堆叠组装成第三电堆单元；
[0020]第三机器人，设于压装电堆工位一侧，用于抓取第一端板、第一电堆单元、多个第二电堆单元、第三电堆单元和第二端板。
[0021]可选地，还包括设于所述预堆叠组装工位两侧的第一定位机构和第二定位机构，所述第一定位机构和第二定位机构均包括定位板和设于所述定位板上的多个定位杆，多个定位杆围合成定位空间。
[0022]可选地，所述第一机器人、第二机器人和第三机器人均设有机械手，所述机械手包括本体、限位夹爪和柔性机构，所述柔性机构包括由内到外依次套设的浮动轴和基座，所述浮动轴与所述基座之间设有允许浮动轴在径向上移动的浮动空间，所述浮动轴同时与所述机械手的本体和所述限位夹爪连接。
[0023]可选地，所述基座沿径向设有多个相互套设的导向轴和导向套，所述导向轴靠近所述浮动轴的一端套设有第一弹性件，所述第一弹性件与所述浮动轴抵接。
[0024]可选地，在所述浮动轴与所述基座之间沿周向还设有多个浮动块，所述浮动块沿径向设有多个允许所述导向轴插入的导向孔。
[0025]可选地，所述限位夹爪上还滑动连接有预压机构，所述预压机构沿所述限位夹爪的延伸方向往复运动，以对燃料电池电堆施加预压力。
[0026]可选地，所述预压机构包括相对设置的第一压板、第二压板、设于第一压板和第二压板之间的第二弹性件以及与所述第一压板连接的驱动件。
[0027]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0028]1.本专利技术提供的燃料电池电堆组装方法，先将多个膜电极和多个双极板依次交替堆叠组装成第二电堆单元；再将第一绝缘板、第一集流板、第一单极板和第二电堆单元依次堆叠组装成第一电堆单元；并将第二电堆单元、第二单极板、第二集流板和第二绝缘板依次堆叠组装成第三电堆单元；最后再将第一端板、第一电堆单元、多个第二电堆单元、第三电堆单元和第二端板依次组装并紧固后形成燃料电池电堆。上述组装方法将电池电堆预先进行模块化组装，再将模块单元组装，提高了生产效率，且采用统一标准进行组装，保证了产品的一致性和精度。
[0029]2.本专利技术提供的燃料电池电堆组装方法，将膜电极和双极板分别进行定位后再组
装，进一步提高了堆叠的一致性，保证产品质量。
[0030]3.本专利技术提供的燃料电池电堆组装方法，膜电极和双极板在不同定位点同时定位，实现同步操作，进一步提高生产效率。
[0031]4.本专利技术提供的燃料电池电堆组装系统，第一机器人和第二机器人同时工作，第三机器人对各个电堆单元进行最后组装，实现了自动化和标准化操作，提高了生产效率，保证了产品质量。
[0032]5.本专利技术提供的燃料电池电堆组装系统，机械手中柔性机构的设置使得即使各电堆单元在堆叠组装时存在一定的位置误差，可以通过浮动轴在浮动空间中的运动，实现自适应调整，保证堆叠组装的一致性。
[0033]6.本专利技术提供的燃料电池电堆组装系统，预压机构的设置使得在组装过程中可随时对电堆施加较为平稳的压紧力，同时第二弹性件的设置防止了压紧力过大可能对电堆造成的损坏。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，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组装方法，其特征在于，包括以下步骤：将多个膜电极和多个双极板依次交替堆叠组装成第二电堆单元；将第一绝缘板、第一集流板、第一单极板和第二电堆单元依次堆叠组装成第一电堆单元；将第二电堆单元、第二单极板、第二集流板和第二绝缘板依次堆叠组装成第三电堆单元；将第一端板、第一电堆单元、多个第二电堆单元、第三电堆单元和第二端板依次组装并紧固后形成燃料电池电堆。2.根据权利要求1所述的燃料电池电堆组装方法，其特征在于，还包括将所述膜电极和双极板分别定位后再组装的步骤。3.根据权利要求2所述的燃料电池电堆组装方法，其特征在于，所述膜电极在第一定位点进行定位，所述双极板在第二定位点进行定位。4.根据权利要求3所述的燃料电池电堆组装方法，其特征在于，所述第一绝缘板、第一单极板、第二绝缘板和第二电极板均在所述第一定位点进行定位；所述第一集流板和第二集流板均在所述第二定位点进行定位。5.根据权利要求1－4任一项所述的燃料电池电堆组装方法，其特征在于，还包括对组装后的第一端板、第一电堆单元、多个第二电堆单元、第三电堆单元和第二端板压紧和气密性检测的步骤。6.一种燃料电池电堆组装系统，其特征在于，包括：分设在预堆叠组装工位两侧的第一机器人和第二机器人，所述第一机器人用于抓取第一绝缘板、第一单极板、第二绝缘板、第二单极板和膜电极，所述第二机器人用于抓取第一集流板、第二集流板和双极板；多个膜电极和多个双极板依次交替堆叠组装成第二电堆单元；第一绝缘板、第一集流板、第一单极板和第二电堆单元依次堆叠组装成第一电堆单元；第二电堆单元、第二单极板、第二集流板和第二绝缘板依次堆叠组装成第三电堆单元；第三机...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建华，何侦元，王前，江山，
申请(专利权)人：速博达深圳自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：