一种燃料电池电堆、装配方法以及燃料电池系统技术方案

本发明专利技术公开了一种燃料电池电堆、装配方法以及燃料电池系统，可以实现定尺寸紧固下的紧固力调节。该燃料电池电堆包括堆体、拉杆组件和调节组件；其中，堆体包括沿堆叠方向依次设置的盲端端板组件、盲端绝缘板、盲端集流板、堆芯、进气端集流板、进气端绝缘板和进气端板；拉杆组件的两端分别连接所述盲端端板组件和所述进气端板；调节组件，括至少一个调节板，所述调节板夹设于所述堆体内、且位于所述堆芯沿所述堆叠方向的至少一侧，以调节所述燃料电池电堆的紧固力，解决了现有技术中无法兼顾电堆高度一致性和电堆紧固力的控制的技术问题，优化了燃料电池电堆的实际性能，降低了与设计性能的偏差。的偏差。的偏差。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池电堆、装配方法以及燃料电池系统


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，具体涉及一种燃料电池电堆、装配方法以及燃料电池系统。

技术介绍

[0002]质子交换膜燃料电池(proton excdange membrane fuel cell,PEMFC)是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的发电装置，其具有工作温度低、启动快、比功率高、结构简单和操作方便等优点，因此燃料电池被广泛地应用于汽车行业、能源发电、船舶工业、航空航天、家用电源等行业。
[0003]双极板和膜电极是燃料电池堆中的重要组成部分，双极板用于分配燃料、导电和支撑膜电极，膜电极是电化学反应发生的场所，双极板和膜电极堆叠并串联后组成燃料电池电堆。一个燃料电池又称为单电池，为了提高整个燃料电池的输出功率，通常会将多个单电池通过串联的方式层叠组合起来，并与端板组件、集流板组件和绝缘板组件组装形成裸堆，而后通过紧固组件将裸堆连接固定得到燃料电池电堆。
[0004]但是现有技术中的燃料电池电堆，存在无法兼顾电堆高度一致性和电堆紧固力的控制的技术问题，使得生产的燃料电池电堆与设计的燃料电池电堆的性能存在偏差，性能无法达到最佳设计状态。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种燃料电池电堆、装配方法以及燃料电池系统，可以保证电堆的高度一致性，同时实现了定尺寸紧固下的紧固力调节。
[0006]实现本专利技术技术目的的方案为，一种燃料电池电堆，包括，
[0007]堆体，包括沿堆叠方向依次设置的盲端端板组件、盲端绝缘板、盲端集流板、堆芯、进气端集流板、进气端绝缘板和进气端板；
[0008]拉杆组件，两端分别连接所述盲端端板组件和所述进气端板；
[0009]调节组件，包括至少一个调节板，所述调节板夹设于所述堆体内、且位于所述堆芯沿所述堆叠方向的至少一侧，以调节所述燃料电池电堆的紧固力。
[0010]在某些实施例中，所述调节板为导电件，且所述调节板与所述堆芯的双极板形状匹配，所述至少一个调节板设置于所述进气集流板和/或所述盲端集流板靠近所述堆芯的一侧。
[0011]在某些实施例中，所述调节板为绝缘件，所述至少一个调节板设置于所述进气集流板和/或所述盲端集流板远离所述堆芯的一侧。
[0012]在某些实施例中，所述调节板包括柔性层。
[0013]在某些实施例中，所述调节板的厚度为0.1mm、0.2mm、0.5mm或1mm；当所述调节板的数量为至少两个，所述至少两个调节板的厚度相同和/或不同。
[0014]基于同样的专利技术构思，本专利技术还提供了一种上述的燃料电池电堆的装配方法，包括以下步骤：
[0015]计算所述燃料电池电堆的理论紧固力，根据所述理论紧固力确定所述燃料电池电堆的理论高度以及拉杆组件的长度；组装预装裸堆，对所述预装裸堆施加与所述理论紧固力相同的压装力，检测所述预装裸堆的实际高度；
[0016]比较理论高度与所述预装裸堆的实际高度，获取理论高度与所述预装裸堆的实际高度的高度差，根据所述高度差确定调节组件的厚度d；在所述预装裸堆的堆体中装入厚度为d的所述调节组件，得到裸堆，以使所述裸堆在所述压装力下的实际高度与所述理论高度相匹配；
[0017]在所述裸堆上安装拉杆组件，得到所述燃料电池电堆。
[0018]在某些实施例中，所述组装预装裸堆，具体包括：将所述堆体和厚度为b的调节组件按预设的组装顺序堆叠，得到所述预装裸堆；
[0019]所述在所述预装裸堆的堆体中装入厚度为d的所述调节组件，具体包括，将所述厚度为b的调节组件替换为所述厚度为d的调节组件，并将所述堆体和所述厚度为d的调节组件按预设的组装顺序堆叠，得到所述预装裸堆。
[0020]在某些实施例中，所述将所述厚度为b的调节组件替换为所述厚度为d的调节组件，具体包括，
[0021]调整所述调节组件中的调节板的数量和/或调节板的厚度。
[0022]在某些实施例中，所述调整所述调节组件中的调节板的数量和/或调节板的厚度，具体包括，
[0023]替换所述预装裸堆中的至少一个所述调节板，和/或，在所述预装裸堆增加/减少至少一个所述调节板；
[0024]以使当理论高度大于所述预装裸堆的实际高度时，所述调节组件的厚度的变化量a的数值满足c＜a＜c+0.05mm，其中，a＝d
‑
b，c为高度差的数值；
[0025]以使当理论高度小于所述预装裸堆的实际高度时，所述调节组件的厚度的变化量a的数值满足c
‑
0.05mm＜a＜c，其中，a＝d
‑
b，c为高度差的数值。
[0026]基于同样的专利技术构思，本专利技术还提供了一种燃料电池系统，包括上述的燃料电池电堆。
[0027]由上述技术方案可知，本专利技术提供的燃料电池电堆包括堆体、拉杆组件和调节组件；其中：堆体包括沿堆叠方向依次设置的盲端端板组件、盲端绝缘板、盲端集流板、堆芯、进气端集流板、进气端绝缘板和进气端板，满足发电和电能输出。拉杆组件的两端分别连接所述盲端端板组件和所述进气端板，通过定尺寸紧固方案保证燃料电池电堆的高度一致性，并向燃料电池电堆施加紧固力、稳定压缩气体扩散层，同时保证燃料电磁电堆的接触电阻满足要求。调节组件包括至少一个调节板，所述调节板夹设于所述堆体内、且位于所述堆芯沿所述堆叠方向的至少一侧，以调节所述燃料电池电堆的紧固力，由于各零件厚度均有公差，同时堆芯的堆叠存在误差，现有技术中的定尺寸紧固很难达到预设的紧固力，使得燃料电池电堆的实际性能与设计性能存在偏差。本专利技术通过在装堆过程中增加满足预设紧固力要求的厚度的调节板，通过调整调节组件的总厚度即可实现堆芯紧固力的调节，使燃料电池电堆的实际高度与设计时的理论高度匹配，同时满足定尺寸紧固的要求。
[0028]本专利技术提供的装配方法，用于装配上述采用定尺寸紧固方案以及具有调节组件的实施例1中的燃料电池电堆，该装配方法具体包括以下步骤：
[0029]计算所述燃料电池电堆的理论紧固力，根据所述理论紧固力确定所述燃料电池电堆的理论高度以及拉杆组件的长度，以在实际装堆过程中，通过定尺寸的拉杆组件确定最终装配得到的燃料电池电堆的高度，保证燃料电池电堆的高度一致性；
[0030]组装预装裸堆，对所述预装裸堆施加与所述理论紧固力数值相同的压装力，检测所述预装裸堆的实际高度，即在理论紧固力的条件下，验证未安装拉杆组件时的预装裸堆的实际高度；
[0031]比较理论高度与所述预装裸堆的实际高度，获取理论高度与所述预装裸堆的实际高度的高度差，根据所述高度差确定调节组件的厚度d；在所述预装裸堆的堆体中装入厚度为d的所述调节组件，得到裸堆，通过在堆体中增设调节组件，并在装堆过程中，将调节组件的厚度调整至以使所述裸堆在所述压装力下的实际高度与所述理论高度相匹配，同时实现了定尺寸紧固装配下的紧固力调节。
[0032]对所述裸堆施加所述压装力，在所述裸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池电堆，其特征在于，包括，堆体，包括沿堆叠方向依次设置的盲端端板组件、盲端绝缘板、盲端集流板、堆芯、进气端集流板、进气端绝缘板和进气端板；拉杆组件，两端分别连接所述盲端端板组件和所述进气端板；调节组件，包括至少一个调节板，所述调节板夹设于所述堆体内、且位于所述堆芯沿所述堆叠方向的至少一侧，以调节所述燃料电池电堆的紧固力。2.如权利要求1所述的燃料电池电堆，其特征在于，所述调节板为导电件，且所述调节板与所述堆芯的双极板形状匹配，所述至少一个调节板设置于所述进气集流板和/或所述盲端集流板靠近所述堆芯的一侧。3.如权利要求1所述的燃料电池电堆，其特征在于，所述调节板为绝缘件，所述至少一个调节板设置于所述进气集流板和/或所述盲端集流板远离所述堆芯的一侧。4.如权利要求3所述的燃料电池电堆，其特征在于，所述调节板包括柔性层。5.如权利要求1
‑
4中任一项所述的燃料电池电堆，其特征在于，所述调节板的厚度为0.1mm、0.2mm、0.5mm或1mm；当所述调节板的数量为至少两个，所述至少两个调节板的厚度相同和/或不同。6.一种权利要求1
‑
5中任一项的燃料电池电堆的装配方法，其特征在于，包括以下步骤：计算所述燃料电池电堆的理论紧固力，根据所述理论紧固力确定所述燃料电池电堆的理论高度以及拉杆组件的长度；组装预装裸堆，对所述预装裸堆施加与所述理论紧固力相同的压装力，检测所述预装裸堆的实际高度；比较理论高度与所述预装裸堆的实际高度，获取理论高度与所述预装裸堆的实际高度的高度差，根据所述高度差确定调节组件的厚度d...

【专利技术属性】
技术研发人员：张迪，
申请(专利权)人：东风汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：