燃料电池电堆模块集成封装结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种燃料电池电堆模块集成封装结构，包括封装箱体，封装前面板，封装后面板，封装箱体前、后密封连接封装前面板，封装后面板，使燃料电池电堆全部部件都集成在内，封装前面板上密封固定三个ＩＰ６８的电器接头，空气吹扫口，空气场接头，水流场接头，氢气场接头；封装箱体内，电池堆两端分别装有八个电堆固定脚，固定脚上设有软体减震内衬。与现有技术相比，本实用新型专利技术全面的考虑到了燃料电池电堆模块集成封装所需设计的几点防护措施，采用电堆固定脚与封装箱体连接的设计，具有防水防尘（ＩＰ５５～ＩＰ６８）、抗震、电绝缘２５ＫΩ／２５０Ｖ、氢安全保护、隔热等功能的一体化封装结构。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种质子交换膜燃料电池，尤其涉及一种质子交换膜燃料电池电 堆模块集成封装结构。
技术介绍
当今全球能源紧张，油价高涨，寻找新能源作为化石燃料的替代品是当务之急。燃 料电池被认为是继水力、火力和原子能发电后的第四代发电技术，它通过电催化反应将氧 化剂和还原剂的化学能直接转换成电能，是一种高效、安全、清洁、灵活的新型发电技术。其 中的质子交换膜燃料电池因其具有效率高、能量密度大、反应温度低、无噪音、无污染等显 著优点而在地面发电站、电动车和便携式电源等方面具有广泛的应用前景。燃料电池内部 主要由质子交换膜、电化学反应催化剂、扩散层和双极板组成。当燃料电池工作时，其内部 发生下述反应过程反应气体在扩散层内扩散，当反应气体到达催化层时，在催化层内被催 化剂吸附并发生电催化反应；阳极反应生成的质子通过质子交换膜内传递到阴极侧，电子 经外电路到达阴极，同氧分子反应结合成水，同时放出热量。电极反应为阳极(负极):H2— 2H++2e阴极(正极):l/202+2H++2e— H2O电池反应H2+l/202— H2O—个典型的质子交换膜燃料电池中，膜电极放在两块导电的导流极板中间，两块 导流板分别是阳极燃料的导流板与阴极氧化剂的导流板。这样形成的一个燃料电池称为单 电池，为了增大整个质子交换膜燃料电池的总功率，需要将多个单电池通过直叠的方式串 联成电池组，又叫燃料电池电堆。在燃料电池电堆中，一块极板的两面都可以有导流槽，其 中一面可以作为一个膜电极的阳极导流面，另一面又可作为另一个相邻膜电极的阴极导流 面，这种极板叫做双极板。电堆通过前端板、后端板及拉杆紧固在一起。燃料电池发电系统主要由燃料电池堆与电池堆支持运行系统组成。当燃料电池发 电系统用作车、船等运载工具的动力系统时，燃料电池发电系统又叫做燃料电池发动机。当燃料电池发电系统用作燃料电池发动机时，对周围的使用环境要求比较高，燃 料电池在工作过程中，尤其是在室外工作环境，会有大量的灰尘或水侵蚀电堆，这些灰尘或 水一旦进入电堆，则将导致电堆漏电、漏氢，甚至使电堆遭到致命性的破坏，另外在汽车使 用环境下，震动也会对电堆本身造成极大的影响。为此燃料电池堆需要进行模块化集成封 装，达到作为一种符合特定场合用途的一体化设计的防水防尘、抗震、绝缘、隔热、氢气泄露 保护以及美观的产品要求。专利号为99219220. X的技术专利提到现有的两种燃料电池压装方式——内 穿螺栓压装方式和外置螺栓压装方式，这两种压装方式存在明显的缺陷，如内穿螺栓压装 由于需在导流板、碳纸及膜上打孔而减少了材料的有效电化学面积，使电池的体积比功率 降低，而外置螺栓压装容易引起单电池在压装螺栓的垂直方向上发生位移。针对上述两种燃料电池压装方式缺点设计了一种整体封装的外壳，增加了结构的稳定性，可在各种强震 动、冲击环境下工作。但是没有考虑到封装外壳的防水防尘以及电绝缘设计。专利号为200520047310. 5的技术专利针对普通燃料电池堆发电系统零部件 集成度不够，太杂、太多，缺少人性化考虑，直接将去点插座，操作开关，安全指示灯等直接 设计在壳体上，人性化、产品化、便携式的设计。空气过滤网直接封贴于侧板内侧，起到一定 的散热，防水防尘作用。但是忽略了电堆封装外壳的电绝缘问题，并且没有考虑到车用情况 下的抗震问题。专利号为200710172354. 4的技术专利和专利号为200420019588. 7的实用 新型专利都提到了一种大型集成式燃料电池堆的封装与固定，主要为承受较重的燃料电池 堆，具有结构牢固、不易变形、维修及拆卸方便等优点。但是没有专门在防水防尘和电绝缘 方面进行设计封装。专利号为200510026006. 7的技术专利和专利号为200510026005. 2的技术专利提到一种燃料电池发动机的封装装置，可有效的防尘防水防漏电，并能够及时检测 氢气浓度并作出排氢处理，从而有效防止因氢气管路破裂而溢出氢气造成的爆炸。该装置 在装置架上设排风口、通风口，排风口向外延伸一排风管，在该排风管上设有排风扇，通风 口向外延伸一通风管，在该通风管上设有鼓风机。这种封装装置虽然能起到防水防尘、漏 氢安全保护等功能，但是排风扇、鼓风机的运作需要额外的消耗功率，通风管上设有过滤设 备，雨水极易损坏。对于上述各种燃料电池电堆模块封装装置都没有完整的考虑到一体化设计的防 水防尘、抗震、绝缘、隔热、氢气泄露保护等所有的特定要求，作为车载燃料电池发动机使用 存在安全隐患。
技术实现思路
本技术的目的就是为了克服现有技术存在的缺陷，符合车载环境的使用要 求，提供一种可有效的防水、防尘、抗震、绝缘、隔热，并且具有氢气安全保护功能的燃料电 池模块集成封装结构。本技术是通过以下技术方案实现的一种燃料电池电堆模块集成封装结构， 包括封装箱体，封装前面板，封装后面板，封装箱体前、后密封连接封装前面板，封装后面 板，使燃料电池电堆全部部件都集成在内，封装前面板上密封固定三个IP68的电器接头， 空气吹扫口，空气场接头，水流场接头，氢气场接头；封装箱体内，电池堆两端分别装有八个 电堆固定脚，固定脚上设有软体减震内衬。封装箱体与封装前面板，封装后面板之间设有密封条，且分别使用八个M5-10法 拉面螺丝加红色垫片固定；氢气场接头上放置Imm白色四氟垫片，并用41mm六角螺帽旋紧；空气场接头和水 流场接头上平放2mm硅胶垫片和不锈钢盖板盖，并用十二个M5-20的银灰色呢绒螺丝拧紧 固定在封装前面板上。三个IP68的电器接头均带有0圈密封；空气吹扫口，空气场接头，水流场接头，氢 气场接头与各自配套的管件之间设有密封圈。电堆裸堆表面复合0. 5MM的绝缘树脂板。本技术的有益效果是与现有技术相比，本技术全面的考虑到了燃料电 池电堆模块集成封装所需设计的几点防护措施，采用电堆固定脚与封装箱体连接的设计， 具有防水防尘(1 55 1 68)、抗震、电绝缘251(0/250￥、氢安全保护、隔热等功能的一体化 封装结构设计。附图说明图1是本技术的结构立体示意图；图2是本技术的结构主视图；图3是图2的俯视图；图4是电堆固定脚A、B、C、D结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本技术的实施方式。应理解，这些实施例仅 用于说明本技术而不用于限制本技术的范围。此外应理解，在阅读了本技术 讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本技术作各种改动或修改，这些等价形式同 样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。如图1至图3所示，一种IOKW游览车用燃料电池电堆模块集成封装结构，其中封 装箱体6是两端开口的中空长方体，其上前后各有四个电堆固定脚螺孔和八个封装面板固 定螺孔，封装箱体6选用tl. 2mm钢板制成。前、后封装面板7、5与封装箱体6两端开口配 合，其内侧轮廓与封装箱体6的两端开口外侧轮廓分别一致，箱体加前后盖板将燃料电池 堆全部部件都集成在内。将电堆八个固定脚2，4，8，9分别装在电堆两端，固定脚2，4，8，9上内衬IOmm软体 减震结构，前端用M8不锈钢螺帽、平垫及弹垫固定，后端用4个M6-10法兰面螺丝、平垫及 弹垫固定。将整个电堆从后端装进封装箱体6，用四个M本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池电堆模块集成封装结构，包括封装箱体（６），封装前面板（７），封装后面板（５），其特征在于：所述封装箱体（６）前、后密封连接封装前面板（７），封装后面板（５），使燃料电池电堆全部部件都集成在内，封装前面板（７）上密封固定三个ＩＰ６８的电器接头（１３、１４、１５），空气吹扫口（１６），空气场接头（１０），水流场接头（１１）和氢气场接头（１２）；所述封装箱体（６）内，电堆两端分别装有八个电堆固定脚，固定脚上设有软体减震内衬。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：章波，张超，陈凌云，徐麟，陈捷，沈军，
申请(专利权)人：昆山弗尔赛能源有限公司，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]