本发明专利技术涉及一种紧固装置及其使用方法、应用。该装置主要包括安装座、夹紧机构、松紧调节件，其中安装座紧固在燃料电池电堆上，夹紧机构中由弹簧、弹球等组成的压制件固定在安装座内；夹紧机构的锁扣条一端固定在安装座上的沟槽处，另一端缠绕在燃料电池电堆表面后穿过安装座并被弹簧
【技术实现步骤摘要】
一种紧固装置及其使用方法、应用
[0001]本专利技术涉及燃料电池及机械
，具体涉及一种紧固装置及其使用方法、应用。
技术介绍
[0002]随着化石燃料的使用，大量碳氧化物被排放到空气中，给全球气候带来了巨大的变化和影响。氢能作为一种二次能源，有着丰富的储量和广泛的来源，以氢为燃料的质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有在较低工作温度下提供高电流密度、较快启动速度、零污染、长使用寿命等优点，广泛应用于热电联产、汽车工业和无人机(UAV)等领域。PEMFC有着极大的发展潜力，大力研究与推进PEMFC相关领域的核心技术可以有效缓解全球气候变暖、化石燃料危机等问题，对全球环境、经济、社会的发展都具有重大意义。
[0003]PEMFC单电池主要由双极板(BP)、阳极和阴极气体扩散层(GDL)、阳极和阴极催化层(CL)、质子交换膜(PEM)等零部件组成。其中BP由阳极单板和阴极单板焊接或胶粘而成，其为电堆的骨架，在电堆中起着支撑膜电极、提供反应气/冷却液通道、分隔氢气和空气等作用。GDL在PEMFC中主要起到支撑催化层、传导气体和排出反应产物水的作用。CL是氢气和氧气发生电化学反应产生电流的场所，是PEMFC的核心。PEM对电池性能起着关键作用，其不仅具有阻隔作用，还具有传导质子的作用。
[0004]在具体应用场景中，PEMFC通常以电堆的方式出现，每一个PEMFC电堆通常由若干个单电池串联而成。电堆的装配误差会随着每片单电池的组装以及电堆其他零部件的组装而增加，使得PEMFC电堆的总误差增加，进而降低电堆的性能。因此，设计良好的电堆封装工艺和设备很有必要，能够有效防止电堆性能衰减以及成本增加。
[0005]燃料电池在装配过程以及在多种应用场景中，由于行程颠簸以及燃料电池内部发生电化学反应而产生的内部应力，都可能导致燃料电池各个零部件之间产生间隙与错位，进一步增加了误差，使得燃料电池零部件的部分表面压力分配不均，从而影响燃料电池的接触电阻以及膜电极组件的扩散层压缩率，最终导致燃料电池性能下降甚至出现破损和泄露等现象，产生不必要的安全隐患。目前通常采用绑带或者螺杆等锁紧装置将燃料电池的各个部件锁紧，形成质子交换膜燃料电池电堆，但在长期使用过程中，绑带会因颠簸或燃料电池内应力发生变形，导致燃料电池电堆出现松动的现象。因此，亟需设计一种燃料电池电堆紧固装置以便解决上述问题。
技术实现思路
[0006]本专利技术主要解决现有燃料电池电堆紧固装置普遍存在的变形、松动以及由此导致的接触阻抗增大、气体扩散层压缩率减小、电池内部传质传热较差、整体性能下降等问题。本专利技术通过全新的结构设计和不断改进优化，提供一种质子交换膜燃料电池电堆紧固装置，该装置具有结构简单、组装及调节方便、使用成本低、束紧可靠且持久等优点。为实现上述目标，本专利技术所采用的技术方案具体如下：
[0007]一种紧固装置，其主要包括夹紧机构2、松紧调节件3，所述夹紧机构2包括锁扣条21、压制件22，锁扣条21缠绕在被紧固物表面后与压制件22接触并被压紧，由此实现被紧固物的单向锁紧；所述松紧调节件3包括齿条31、旋转齿杆32，所述齿条31与锁扣条21固定连接，所述旋转齿杆32与齿条31垂直啮合并通过齿进行传动；转动旋转齿杆32带动齿条31直线运动，齿条31带动锁扣条21收紧并被压制件22锁住，由此实现被紧固物的长期可靠锁紧。
[0008]进一步的，所述锁扣条21、压制件22、齿条31的数量相同并且均为至少1组，优选为间隔一定距离平行排列的2
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5组。
[0009]进一步的，所述旋转齿杆32的数量仅为1根。采用一根旋转齿杆32同时带动多个锁扣条21同步收紧的设计方案，不仅结构更加简单、传动效率更高，而且有利于确保不同锁扣条的收紧速度及束紧程度相同或一致，避免出现单独、逐个调节时普遍存在的松紧程度不一等问题。
[0010]进一步的，该装置还包括安装座1，所述安装座1固定在被紧固物表面。
[0011]更进一步的，在安装座1上设置有沟槽5、圆形开孔11以及斜坡。沟槽5主要用于固定锁扣条21的固定段21a，圆形开孔主要用于固定辊轴221并利用其压紧压制件22，斜坡主要便于锁扣条21穿过安装座1并被压制件22锁紧。
[0012]进一步的，所述锁扣条21包括固定段21a、自由段21b。固定段固定不动，自由段缠绕被紧固物一圈后穿过安装座1的斜坡，并且能够被拉动继续收紧。
[0013]更进一步的，在固定段21a端部设置有固定段凹槽212，所述固定段凹槽212与安装座1的沟槽5可拆卸式固定连接。
[0014]更进一步的，在自由段21b上表面、侧面以及端部分别设置有扣尺6、刻度213、自由段凹槽211，其中扣尺6被压制件22压紧，自由段凹槽211与齿条31下表面的凸块33可拆卸式连接。
[0015]进一步的，所述压制件22包括辊轴221、弹簧222、弹球223，所述辊轴221的两端分别固定在安装座1的圆形开孔11中，弹簧222的两端分别与辊轴221、弹球223接触并压紧，弹球223与锁扣条21上表面的扣尺6接触并压紧。借助弹簧、弹球的双重缓冲作用，在确保被紧固物可靠束紧的前提下还能避免硬拉锁紧及冲击导致产品损坏。
[0016]进一步的，所述被紧固物具体为质子交换膜燃料电池电堆、堆叠码放的货物等。
[0017]本专利技术的目的之二在于提供一种上述紧固装置的使用方法，包括以下步骤：首先将安装座1固定在被紧固物表面，然后将锁扣条21一端固定在安装座1上，另一端缠绕被紧固物后穿过安装座1并拉紧，压制件22压紧锁扣条21并将其锁紧；需要调节束紧力时，转动旋转齿杆32，带动齿条31及与其固定连接的锁扣条21直线运动，压制件22重新压紧锁扣条21并将其锁紧。
[0018]本专利技术的目的之三在于提供上述紧固装置在燃料电池中的应用。
[0019]与现有同类产品或技术相比，本专利技术的进步效果主要体现在以下几个方面：
[0020](1)本专利技术提供的质子交换膜燃料电池电堆紧固装置中，各个组件都设置了定位孔和定位槽，有利于快速安装与定位，能够降低质子交换膜燃料电池电堆在装配过程中的公差，提高了燃料电池组件的安装效率和精确度。
[0021](2)本专利技术提供的质子交换膜燃料电池电堆紧固装置采用了齿条
‑
齿杆机构，能够将输入力矩的旋转运动转化为多个齿条的同步横向运动，并进一步转化为多个锁扣条自由
段的同步横向运动，最终将燃料电池电堆束紧并锁紧，有效避免了燃料电池电堆因颠簸或内应力出现错位或变形，改善了燃料电池零部件表面压力分配不均问题，既确保燃料电池性能不下降又提高了功率密度和耐久性。
[0022](3)本专利技术所提供的质子交换膜燃料电池电堆紧固装置通过压制件的弹簧和弹球，限制燃料电池电堆锁扣条的单向移动，并且锁扣条自由段上的刻度保证了施加于燃料电池电堆上的束紧力不仅精准而且足够大，避免出现束紧力过小或过大的问题，提高了燃料电池电堆的寿命。
附图说明
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种紧固装置，其特征在于：该装置包括夹紧机构(2)、松紧调节件(3)，所述夹紧机构(2)包括锁扣条(21)、压制件(22)，锁扣条(21)缠绕在被紧固物表面后被压制件(22)单向锁紧；所述松紧调节件(3)包括齿条(31)、旋转齿杆(32)，所述齿条(31)与锁扣条(21)固定连接，所述旋转齿杆(32)与齿条(31)垂直啮合并通过齿进行传动；转动旋转齿杆(32)带动齿条(31)直线运动，齿条(31)带动锁扣条(21)直线运动并被压制件(22)重新锁紧。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述锁扣条(21)、压制件(22)、齿条(31)的数量相同并且均为2
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5组，各组间隔一定距离平行排列。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于：旋转齿杆(32)的数量为1根，所述旋转齿杆(32)同时与所有齿条(31)啮合并带动其同步直线运动。4.如权利要求1所述的装置，其特征在于：该装置还包括安装座(1)，所述安装座(1)固定在被紧固物表面；在安装座(1)上设置有沟槽(5)、圆形开孔(11)以及斜坡。5.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述锁扣条(21)包括固定段(21a)、自由段(21b)，在固定段(21a)端部设置有固定段凹槽(212)，在自由段(21b)上表面、侧面以及端部分别设置有扣尺(6)...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈奔，熊中壮，罗棕锴，何丹迪，邹国富，陈科，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：
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