侧弹簧压缩保持系统技术方案

本发明专利技术涉及侧弹簧压缩保持系统。提供一种用于燃料电池系统的压缩保持系统。压缩保持系统包括设置为在其间保持燃料电池堆的第一端部单元和第二端部单元。设置为将压缩力施加到燃料电池堆的弹簧布置在第一弹簧板和第二弹簧板之间。第一弹簧板具有形成在其内的孔口。压缩保持系统进一步包括联接到第一弹簧板和第一端部单元的一对片，和布置为通过第一弹簧板的孔口且联接到第二弹簧板且联接到第二端部单元的弹簧支柱。也提供燃料电池系统和用于使用压缩保持系统组装燃料电池系统的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总的涉及燃料电池系统，尤其涉及用于燃料电池系统的压缩 保持系统。
技术介绍
燃料电池已作为清洁、有效且对环境负责的电源被建议用于电动车辆和多种其他应用。 一种类型的燃料电池已知为质子交换膜(PEM)燃 料电池。PEM燃料电池是电化学装置，它包括阳极和阴极，而电解质膜 布置在阳极和阴极之间。阳极接收氬气且阴极接收氧，这通常通过称为 气体扩散介质的多孔材料分配。氩气在阳极内被催化分离以生成自由质 子和电子。质子通过电解质到达阴极。质子与阴极内的氧和电子起反应 以生成水。来自阳极的电子不能通过电解质，且因此直接通过例如车辆 的电负荷，以在被送到阴极前做功。单独的燃料电池一般串联连接或相互堆叠，以形成所谓的燃料电池 堆。燃料电池堆被压缩加载，以维持燃料电池板、气体扩散介质和催化 剂电极之间的低界面接触电阻。燃料电池堆内的界面接触电阻与压缩加 载直接相关。典型地，燃料电池板上的压缩载荷的范围从约50到约400 psi,且所述压缩载荷通过压缩保持系统控制。压缩保持系统典型地以有效补偿由燃料电池堆内的膜膨胀和压应 力松弛所产生的应变的方式设计。这样的系统起作用以最小化扩散介质 在燃料电池堆内的过度压缩，以及维持堆的压缩和双极板、气体扩散介 质和催化剂层之间的接触压力。美国专利No 5,484,666中公开了常规的 压缩保持系统包括在端板组件之间延伸通过保持系统且以紧固螺母固 定的拉杆。螺旋延伸在拉杆上且插入在紧固螺母和端板之间的弹簧用于 向燃料电池堆在堆叠方向上施加弹性压缩力。存在对于允许与常规系统相比通过利用沿燃料电池堆的侧面的可 利用区来最小化弹簧刚度的压缩保持系统的持续需求。希望的是压缩保 持系统也用作电磁干扰(EMI)和环境封闭件。
技术实现思路
根据本专利技术，令人惊奇地发现一种压缩保持系统，所述压缩保持系统允许弹簧刚度的最小化且也可以用作EMI和环境封闭件。在一个实施例中，压缩保持系统包括第一端部单元和第二端部单 元，它们设置为将燃料电池堆保持在其间。弹簧设置为向燃料电池堆施 加压缩力。压缩保持系统包括其间布置有弹簧的第一弹簧板和第二弹簧板。第一弹簧板具有形成在其内的孔口。至少一个片联接到第一弹簧板 和第一端部单元。弹簧支柱布置为通过第一弹簧板的孔口且联接到第二弹簧板和第二端部单元。在另一个实施例中，燃料电池系统包括压缩保持系统，所述压缩保 持系统使带有多个燃料电池的燃料电池堆布置在其间。在再 一 个实施例中，用于制造燃料电池系统的方法包括如下步骤 提供具有多个燃料电池的燃料电池堆；提供压缩保持系统；将燃料电池 堆布置在压缩保持系统的第一端部单元和第二端部单元之间；固定压缩 保持系统的弹簧支柱；将张力施加到弹簧支柱；将弹簧支柱联接到第二 端部单元；和去除张力。因此，通过由弹簧将第一端部单元推向第二端 部单元将压缩力施加到燃料电池堆。附图说明本专利技术的以上的以及其他的优点将从如下详细描述中特别是当根 据在此描述的附图考虑时对于本领域一般技术人员变得显见。图l图示现有技术中已知的PEM燃料电池堆(仅示出两个电池)的 示意性分解透视图2是具有图1中描绘的燃料电池堆的燃料电池系统的前视图，燃料 电池堆以根据本专利技术的压缩保持系统组装；图3是图2中描绘的压缩保持系统的透视图，未示出燃料电池堆；图4是图2和图3中图示的压缩保持系统的侧弹簧的截面前视图5是图2和图3中图示的压缩保持系统的侧弹簧的截面前视图，图 中示出固定到弹簧壳体的第一片和笫二片；图6是图2和图3中图示的压缩保持系统的侧弹簧的截面前视图，图 中示出第一片围绕第一弹簧板折叠且固定到自身；图7是图2和图3中图示的压缩保持系统的侧弹簧的截面前视图，图中示出添加到第 一 弹簧板且与形成在片的 一个内的孔协作的钩部件；图8是根据本专利技术的压缩保持系统的示意性透视图，图中示出与第 二封闭件协作的第 一封闭件；图9是图8中图示的压缩保持系统的放大截面示意图，图中示出第一 封闭件和第二封闭件之间的密封件；图IO是用于组装根据本专利技术的燃料电池系统的压缩安装工具的透 视图；和图ll是图10中图示的压缩安装工具的分解透视图。 具体实施例方式如下描述仅在本质上是典型的且不意图于限制本专利技术、申请或使 用。应理解的是在所有附图中，相应的附图标号也指示类似的或相应的 零件和特征。关于所公开的方法，所示出的步骤在本质上为示例性且因 此不是必需或关键的。图1描绘PEM燃料电池堆2，所述PEM燃料电池堆2具有一对以导电 的双极板8相互分开的膜电极组件(MEA) 4、 6。在图l中描绘的图示的 燃料电池堆2具有两个电池，但应认识到燃料电池堆2在实践中可以包括 许多更多的燃料电池。 一般技术人员应进一步认识到可以根据本专利技术使 用其他燃料电池设计和类型，例如金属氢化物燃料电池、磷酸燃料电池、 固体氧化物燃料电池、电镀型燃料电池(electrogalvanic fuel cell)和碱 性燃料电池。MEA4、 6和双极板8在端板10、 12和端部接触元件14、 16之间堆叠 在一起。端部接触元件14、双极板8的两个工作面和端部接触元件16分 别包含多个流道槽或通道18、 20、 22、 24,用于将例如H2和02的燃冲牛和 氧化剂气体分配到MEA 4、 6。不导电的垫片26、 28、 30、 32提供燃料 电池堆2的部件之间的密封和电绝缘。扩散介质(DM) 34、 36、 38、 40典型地由气体可渗透导电材料形 成，例如碳/石墨扩散纸。使DM 34、 36、 38、 40压靠MEA 4、 6的电极 面。使端部接触元件14、 16分别压靠DM34、 40,同时使双极板8在MEA 4的设置为接受含氲反应剂的阳极面上压靠DM36,且在MEA6的设置为 接受含氧反应剂的阴极面上压靠DM 38。通过合适的供给管道42将含氧 反应剂从存储箱46供给到燃料电池堆2的阴极侧。通过合适的供给管道44将含氢反应剂从存储箱48供给到燃料电池堆2的阳极侧。替代地，环 境空气可以作为含氧反应剂供给到阴极侧，且氲从曱醇重整器、汽油重 整器或类似装置供给到阳极侧。提供MEA 4、 6的阳极侧和阴极侧的排放管道(未示出)。提供另 外的管道50、 52、 54,用于将冷却剂供给到双极板8和端板14、 16。也 提供用于将冷却剂从双极板8和端板14、 16排放的合适的管道(未示出)。然后参考图2和图3，图中示出根据本专利技术的燃料电池系统200。燃 料电池系统200具有燃料电池堆2,该燃料电池堆2包括布置在第 一端部 单元204和第二端部单元206之间的多个独立的燃料电池202。通过压缩 保持系统208将压缩力施加到燃料电池堆202 。在特定的实施例中，第一端部单元204和第二端部单元206的至少一 个是端板。在特定的示例性实施例中，第一端部单元204和第二端部单 元206容纳至少一个燃料电池子系统207或涉及燃料电池堆2的预处理和 操作装置的相关装置。作为非限制性例子，容纳在第一端部单元204和 第二端部单元206内的燃料电池子系统207和相关装置可以包括流体通 道-例如氬燃料和氧化剂(02/空气)通道，冷却剂泵，循环泵，排泄阀， 绝缘件，风扇，压缩机，岡，电连接件，重整器，加湿器，水蒸气转移 单元，换热器等，或相关的仪本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压缩保持系统，包括：　第一端部单元和第二端部单元，所述第一端部单元和第二端部单元设置为将燃料电池堆保持在其间；　弹簧，所述弹簧设置为向燃料电池堆施加压缩力；　第一弹簧板和第二弹簧板，所述弹簧布置在所述第一弹簧板和第二弹 簧板之间；　至少一个片，所述片联接到第一弹簧板和第一端部单元；和　弹簧支柱，所述弹簧支柱联接到第二弹簧板且联接到第二端部单元。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：TD博古米，EJ康诺，AG钦尼西，PF斯帕彻尔，MW凯泽，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]