專利名稱：燃料電池組模塊及燃料電池組的模塊化組裝及修復方法
技術領域：
本發明涉及燃料電池領域，具體為一種燃料電池組模塊及燃料電池組的模塊化組裝及修復方法。
背景技術：
燃料電池是一種將燃料與氧化劑中的化學能通過電極上的電催化反應直接轉化為電能的發電裝置。其中質子交換膜型燃料電池(PEMFC)以全氟磺酸型固體聚合物為電解質，鉑/炭電催化劑，氫或凈化重整氣為燃料，空氣或純氧為氧化劑，帶有氣體流動通道的石墨或表面改性的金屬板為雙極板。電池組的主體為膜電極(MEA)、雙極板及相應的密封件單元的重復，一端為氧集流板，另一端為氫集流板，與這兩塊集流板相臨的是電池組的端板。電池組的組裝主要是將多節電電池羅列在一起，利用螺桿將端板(夾板)和多節電池固定在一起形成電池組。至今，絕大多數PEMFC的電池組的組裝采用機械組裝或人工進行整體組裝的方式進行組裝，無法實行模塊化組裝和修復；無法保證電池組一次組裝成功，而且電池組內部出現個別節損壞(死亡)時無法及時進行修復，需要全部拆除進行重裝，會導致部分單元部件損壞，浪費大量的人力物力。
目前，沒有電池組模塊化組裝的文獻及專利。
發明內容
本發明的目的在于提供一種燃料電池組模塊及燃料電池組的模塊化組裝及修復方法，本發明對電池組組裝結構作以改進，電池組進行模塊化組裝，采用這種方法可以有效提高電池組的組裝成功率，同時為電池組的修復做好基礎；提高了電池組裝的效率；降低電池組的修復成本。
本發明的技術方案是燃料電池組模塊，具有雙極板、MEA，所述雙極板兩側設置帶有螺栓孔的耳朵，MEA兩側設置與雙極板相對應、帶有螺栓孔的耳朵，雙極板和MEA通過連接件穿過螺栓孔組裝成燃料電池組模塊。
每節單電池由一個雙極板與一個MEA組成，所述電池組模塊為10節或20節單電池構成的單元模塊。
燃料電池組的模塊化組裝方法，首先將燃料電池組分為多個單元模塊進行組裝，由雙極板和MEA組裝成燃料電池組模塊，在雙極板兩側帶有可固定的螺栓孔的耳朵，MEA兩側設置與雙極板相對應、帶有螺栓孔的耳朵，雙極板和MEA通過連接件穿過螺栓孔組裝在一起，做成燃料電池組模塊，將模塊進行電化學性能測試，符合要求后，將其存放起來，以備組裝電池組使用；組裝電池組時，根據電池組的功率要求，將多個燃料電池模塊利用端板和固定螺桿將燃料電池模塊組裝在一起，獲得所需要的模塊化電池組。
燃料電池組的模塊化修復方法，在電池組中個別節運行過程中出現損壞時，將出現損壞電池的模塊進行更換修復。
本發明的有益效果是1、本發明通過對電池組進行模塊化處理，簡化了組裝工藝，有效提高電池組的可靠性，實現了燃料電池組的產業化組裝。同時解決了燃料電池組中個別節損壞后對燃料電池組的拆裝困難。如出現電池組中個別節損壞后，將帶有損壞電池的模塊進行更換即可，簡化了燃料電池組中壞電池的修復工序，節約了大量燃料電池修復的人力和物力；有助于燃料電池事業的發展。
2、采用本發明可以實現燃料電池組的模塊化組裝，提高了燃料電池組的組裝效率；提高了電池組的組裝質量；簡化電池組維修的工作量和維修成本；有助于實現燃料電池組的商品化生產。
圖1為A型雙極板結構示意圖。
圖2為B型雙極板結構示意圖。
圖3為A型MEA結構示意圖。
圖4為B型MEA結構示意圖。
圖5為20節A型燃料電池模塊示意圖。
圖6為20節B型燃料電池模塊示意圖。
圖7為180節模塊化電池組示意圖。
具體實施例方式
本發明是將電池組分為多個單元模塊進行組裝，電池組模塊由燃料電池雙極板和MEA組成。如圖1-2所示，燃料電池雙極板分A型雙極板1和B型雙極板2兩種結構，如圖3-4所示；MEA結構也分A型MEA 3和B型MEA 4兩種。由A型雙極板1和A型MEA 3組裝成20節的A型燃料電池模塊5，如圖5所示；由B型雙極板2和B型MEA 4組裝成20節的B型燃料電池模塊6，如圖6所示；然后根據電池組功率大小將多個燃料電池組模塊5和6組裝在一起構成一個大功率電池組。本發明的具體結構及組裝工藝如下本發明的此類燃料電池雙極板與原先的雙極板結構基本相同，只是在雙極板兩側帶有可固定的螺栓孔的耳朵11、21(見圖1-2)；MEA的外形結構與雙極板的外形結構基本相同，側面帶有螺栓孔的耳朵31、41(見圖3-4)；將20節此類雙極板與MEA組裝在一起，用螺釘固定好，做成燃料電池模塊(見圖5、6)，將模塊進行電化學性能測試，符合要求后，將其存放起來，以備組裝電池組使用；組裝電池組時，根據電池組的功率要求，將多個實驗好的燃料電池模塊5、6，利用端板7和固定螺桿8將燃料電池模塊組裝在一起，獲得所需要的模塊化電池組(見圖7)；利用此種方法可以快速的進行電池組的組裝，而且電池組的組裝成功率很高，極大提高了電池組裝的效率；此方法不但有效提高電池組的組裝效率，同時也可以提高電池組的修復效率，降低電池組的修復成本；電池組中個別節運行過程中出現損壞時，只將出現損壞電池的模塊進行更換即可，簡單方便，有效降低電池組拆卸時單元部件的損壞和減少人力資源的使用；實施例1組裝一臺50kW的燃料電池組，原先的組裝電池組時，需對180節單電池進行組裝，無法保證電池組一次組裝成功，如個別節損壞(膜漏、雙極板漏及電池短路)需要進行拆除重裝，浪費大量的人力物力，如組裝50kW-03-2003時，檢測時發現54節和113節點電池有問題，因此對50kW-01-2004電池組進行全部拆除重新組裝，用了3天時間，并且有許多密封元件損壞，造成大量的人力、物力損失；如改為模塊化組裝50kW-02-2004時，將9個預制好的模塊(20節單電池為一模塊)組裝在一起形成一個50kW的電池組，一次成功；組裝方便、簡單，成功率高；同樣是模塊化組裝50kW-03-2004電池組運行中68節出現損壞，需對電池組進行修復，只是將第四個模塊換掉，只花費半天的時間即將電池組修復；節約了大量的人力物力。
權利要求
1.燃料電池組模塊，具有雙極板、MEA，其特征在于所述雙極板兩側設置帶有螺栓孔的耳朵，MEA兩側設置與雙極板相對應、帶有螺栓孔的耳朵，雙極板和MEA通過連接件穿過螺栓孔組裝成燃料電池組模塊。
2.按照權利要求1所述燃料電池組模塊，其特征在于所述電池組模塊為10節或20節單電池構成的單元模塊。
3.燃料電池組的模塊化組裝方法，其特征在于首先將燃料電池組分為多個單元模塊進行組裝，由雙極板和MEA組裝成燃料電池組模塊，在雙極板兩側帶有可固定的螺栓孔的耳朵，MEA兩側設置與雙極板相對應、帶有螺栓孔的耳朵，雙極板和MEA通過連接件穿過螺栓孔組裝在一起，做成燃料電池組模塊，將模塊進行電化學性能測試，符合要求后，將其存放起來，以備組裝電池組使用；組裝電池組時，根據電池組的功率要求，將多個燃料電池模塊利用端板和固定螺桿將燃料電池模塊組裝在一起，獲得所需要的模塊化電池組。
4.燃料電池組的模塊化修復方法，其特征在于在電池組中個別節運行過程中出現損壞時，將出現損壞電池的模塊進行更換修復。
全文摘要
本發明涉及燃料電池領域，具體為一種燃料電池組模塊及燃料電池組的模塊化組裝及修復方法。燃料電池組模塊雙極板和MEA通過連接件組裝成燃料電池組模塊；首先將燃料電池組分為多個單元模塊進行組裝，由雙極板和MEA組裝成燃料電池組模塊，組裝電池組時，根據電池組的功率要求，將多個燃料電池模塊利用端板和固定螺桿將燃料電池模塊組裝在一起，獲得所需要的模塊化電池組；電池組中個別節運行過程中出現損壞時，將出現損壞電池的模塊進行更換修復。該方法對電池組組裝結構作以改進，電池組進行模塊化組裝，采用這種方法可以有效提高電池組的組裝成功率，同時為電池組的修復做好基礎；提高了電池組裝的效率；降低電池組的修復成本。
文檔編號H01M8/00GK1787264SQ200410082919
公開日2006年6月14日 申請日期2004年12月10日 優先權日2004年12月10日
發明者燕希強, 洪有陸, 羅曉寬, 張海峰, 侯明, 明平文, 衣寶廉 申請人:中國科學院大連化學物理研究所