一种燃料电池电堆结构制造技术

本发明专利技术涉及一种燃料电池电堆结构，包括电堆堆芯以及分别紧密设于所述电堆堆芯上、下表面的第一集流板和第二集流板，所述电堆结构还包括由下至上依次设于所述第一集流板上方的碟簧端板和电堆后端板，所述碟簧端板内设有压堆碟簧；当对所述电堆后端板被施加下压力时，所述电堆后端板对所述压堆碟簧施加压堆力，进而对所述电堆堆芯施加压堆力。与现有技术相比，本发明专利技术能够解决压缩时堆芯受力不均匀的问题，同时解决了现有技术中因为原作用力施加在电堆外侧端板造成的端板受力变形的问题。电堆外侧端板造成的端板受力变形的问题。电堆外侧端板造成的端板受力变形的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池电堆结构


[0001]本专利技术涉及一种燃料电池
，尤其是涉及一种燃料电池电堆结构。

技术介绍

[0002]质子交换膜燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。
[0003]在典型的质子交换膜燃料电池中，膜电极一般放在两块导电的极板之间，两块极板上均开设有导流槽。导流槽开设在与膜电极接触的表面上，通过压铸、冲压或机械铣刻形成，其数量在一条以上。单极板可以由金属材料制成，也可以由石墨材料制成。
[0004]在一组质子交换膜燃料电池的单电池构造中，只存在一个膜电极和两块单极板，两块单极板分设在膜电极两边，一个用于燃料的阳极单极板，另一个用于氧化剂的阴极单极板。将二者的防冻液导流面粘接到一起构成一块完整的双极板。这块双极板既是电流集流板，也是膜电极两边的机械支撑。
[0005]现有技术的燃料电池电堆由端板、绝缘板、集流板以及多个单电池组成，将多片双极板及膜电极封装到一起，组成燃料电池电堆的堆芯，通过外部支撑端板将堆芯包裹在内部，通过内侧堆芯两端的集流板将化学反应产生的电能导出。
[0006]在压堆过程中，现有技术将压堆力施加在电堆外侧的端板上，该压堆方式使得电堆外侧的端板作为受力面，容易导致端板受力变形，进而导致堆芯压缩承载效果不理想，容易造成受力不均衡产生偏载，严重时会影响堆芯的气密性甚至局部受力过大发生堆芯坍塌及破裂。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种燃料电池电堆结构，该专利技术能够解决压缩时堆芯受力不均匀的问题，同时解决了现有技术中因为原作用力施加在电堆外侧端板造成的端板受力变形的问题。
[0008]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0009]本专利技术提供一种燃料电池电堆结构，包括电堆堆芯以及分别紧密设于所述电堆堆芯上、下表面的第一集流板和第二集流板，所述电堆结构还包括由下至上依次设于所述第一集流板上方的碟簧端板和电堆后端板，所述碟簧端板内设有压堆碟簧；
[0010]当对所述电堆后端板被施加下压力时，所述电堆后端板对所述压堆碟簧施加压堆力，进而对所述电堆堆芯施加压堆力。
[0011]优选地，所述碟簧端板内设有碟簧安装槽和用以所述电堆后端板定位的定位槽，所述压堆碟簧设于所述碟簧安装槽内。
[0012]优选地，所述定位槽的截面呈圆形，所述碟簧安装槽的截面呈环形，且所述定位槽和所述碟簧安装槽同轴设置。
[0013]优选地，所述压堆碟簧设有多个，多个所述压堆碟簧沿所述碟簧端板的中心在所
述碟簧安装槽内均匀分布。
[0014]优选地，所述电堆后端板包括由下至上一体成型的端板定位部、碟簧压缩部和下压部，所述端板定位部、所述碟簧压缩部和所述下压部13均呈圆柱状，且同轴设置，所述端板定位部、所述碟簧压缩部和所述下压部13的截面面积依次增大；
[0015]当所述下压部被施加压力时，所述碟簧压缩部压缩设于所述碟簧安装槽内的压堆碟簧，进而对所述电堆堆芯进行压堆，通过所述端板定位部伸入所述定位槽内，进行定位。
[0016]优选地，所述碟簧压缩部的截面直径小于所述碟簧安装槽的截面外径。
[0017]优选地，所述电堆后端板和所述电堆前端板相对的两个侧面均设有安装部，所述电堆锁紧杆的两端分别与所述电堆后端板的安装部和所述电堆前端板的安装部固定。
[0018]优选地，当所述端板定位部的底部与所述定位槽的底部接触时，保持下压力不变，锁紧所述电堆锁紧杆，进而将所述电堆后端板承载的下压力转移到所述电堆锁紧杆。
[0019]优选地，所述定位槽的深度根据所述压堆碟簧的压缩率确定，具体过程为：
[0020]确定所述压堆碟簧的载荷，根据载荷，获取所述压堆碟簧的不同压缩量对应的高度，进而确定所述定位槽的深度。
[0021]优选地，通过测量所述下压部的底部和所述碟簧端板顶部之间的距离，确定所述压堆碟簧的压缩量，进而确定并控制下压力的大小。
[0022]与现有技术相比，本专利技术具有以如下有益效果：
[0023]1、本专利技术提供的一种燃料电池电堆结构通过在碟簧端板上设置压堆碟簧，使得当对电堆后端板被施加下压力时，电堆后端板将受力点直接作用在压堆碟簧上，解决了现有技术中燃料电池压堆端板受力变形的问题以及单片双极板因受力问题造成的断裂问题。
[0024]2、本专利技术提供的一种燃料电池电堆结构，根据压堆碟簧的压缩率来限定碟簧安装槽的深度，且在压机下压力的持续下压过程中，当端板定位部与定位槽接触时，对压缩碟簧的压缩变形率进行限制，可以有效确保电堆堆芯密封件的气密性，同时确保件电堆堆芯各位置压堆力的一致性，同时压堆碟簧的变形量控制在70％以下。
[0025]3、本专利技术提供的一种燃料电池电堆结构，在压堆力保持不变的情况下，采用对角锁定的方式，锁紧电堆锁紧杆。使得电堆后端板将所承载的压紧力转移到四周的电堆锁紧杆上，进一步确保电堆堆芯各位置压堆力的一致性。
附图说明
[0026]图1为本专利技术提供的一种燃料电池电堆结构的结构剖面示意图。
[0027]图2为本专利技术提供的一种燃料电池电堆结构的结构示意图。
[0028]附图标记为：1、电堆后端板，11、端板定位部，12、碟簧压缩部，13、下压部，2、电堆锁紧杆，31、第一集流板，32、第二集流板，4、电堆前端板，5、压堆碟簧，6、碟簧端板，61、定位槽，62、碟簧安装槽，7、电堆堆芯，8、压机平台底部。
具体实施方式
[0029]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0030]本实施例提供一种燃料电池电堆结构，安装于压机平台底部8，包括电堆堆芯7，分别紧密设于电堆堆芯7上、下表面的第一集流板31和第二集流板32，以及分别设于第一集流板31上方和第二集流板32下方的碟簧端板6和电堆前端板4，碟簧端板6上开设有定位槽61和碟簧安装槽62，碟簧安装槽62内设有压堆碟簧5，碟簧端板6的上方设有电堆后端板1，电堆后端板1通过定位槽61进行定位，电堆后端板1通过压缩压堆碟簧5对电堆堆芯7进行压堆。
[0031]作为一种可选的实施方式，定位槽61的截面呈圆形，碟簧安装槽62的截面呈环形，且定位槽61和碟簧安装槽62同轴设置。
[0032]作为一种可选的实施方式，压堆碟簧5设有多个，多个压堆碟簧5沿碟簧端板6的中心在碟簧安装槽62内均匀分布。
[0033]作为一种可选的实施方式，电堆后端板1包括由下至上一体成型的端板定位部11、碟簧压缩部12和下压部13，端板定位部11、碟簧压缩部12和下压部13均呈圆柱状，且同轴设置，端板定位部11、碟簧压缩部12和下压部13的截面面积依次增大。
[0034]端板定位部11插入定位槽61中，实现电堆后端板1的定位，在压机的下压力作用下，碟簧压缩部12压缩设于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池电堆结构，包括电堆堆芯(7)以及分别紧密设于所述电堆堆芯(7)上、下表面的第一集流板(31)和第二集流板(32)，其特征在于，所述电堆结构还包括由下至上依次设于所述第一集流板(31)上方的碟簧端板(6)和电堆后端板(1)，所述碟簧端板(6)内设有压堆碟簧(5)；当对所述电堆后端板(1)被施加下压力时，所述电堆后端板(1)对所述压堆碟簧(5)施加压堆力，进而对所述电堆堆芯(7)施加压堆力。2.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆结构，其特征在于，所述碟簧端板(6)内设有碟簧安装槽(62)和用以所述电堆后端板(1)定位的定位槽(61)，所述压堆碟簧(5)设于所述碟簧安装槽(62)内。3.根据权利要求2所述的一种燃料电池电堆结构，其特征在于，所述定位槽(61)的截面呈圆形，所述碟簧安装槽(62)的截面呈环形，且所述定位槽(61)和所述碟簧安装槽(62)同轴设置。4.根据权利要求2所述的一种燃料电池电堆结构，其特征在于，所述压堆碟簧(5)设有多个，多个所述压堆碟簧(5)沿所述碟簧端板(6)的中心在所述碟簧安装槽(62)内均匀分布。5.根据权利要求2所述的一种燃料电池电堆结构，其特征在于，所述电堆后端板(1)包括由下至上一体成型的端板定位部(11)、碟簧压缩部(12)和下压部(13)，所述端板定位部(11)、所述碟簧压缩部(12)和所述下压部13均呈圆柱状，且同轴设置，所述端板定位部(11)、所述碟簧压缩部(12)和所述下压部13...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亮亮，邓菁菁，李笑晖，甘全全，戴威，
申请(专利权)人：上海神力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：