一種質子交換膜燃料電池堆鋼帶緊固裝置的制造方法

一種質子交換膜燃料電池堆鋼帶緊固裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種質子交換膜燃料電池堆鋼帶緊固裝置，其結構由后到前依次包括：后端板、后端銅排、石墨板膜電極組、前端銅排、前端板、碟簧、碟簧壓板，然后用U型鋼帶將上述幾部分鎖固起來，在后端板設計了一定的圓弧表面，為了讓鋼帶更均勻地將捆綁力施加給石墨板膜電極組，在后端板的鋼帶貼合處做成了凹槽，方便鋼帶卡位；在前端板上做了卡槽，讓碟簧壓板可以插入，目的是讓第一螺栓在旋入橫桿過程中防止鋼帶的扭轉，鋼帶不會碰到石墨板。石墨板膜電極組長度變短時，碟簧就松開一定長度，抵消石墨板膜電極組的長度變化；石墨板膜電極組長度變長時，碟簧就被壓緊，抵消石墨板膜電極組的長度變化，保證電堆的性能不會影響太大。
【專利說明】
一種質子交換膜燃料電池堆鋼帶緊固裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及質子交換燃料電池領域，具體涉及一種質子交換膜燃料電池堆鋼帶緊固裝置。【背景技術】
[0002]燃料電池是通過電催化反應將氧化劑和還原劑的化學能直接轉換成電能的裝置， 是一種高效、安全、清潔、靈活的新型發電裝置。其中的質子交換膜燃料電池因其具有效率高、能量密度大、反應溫度低、無噪音、無污染等顯著優點，而在地面發電站、電動車和便攜式電源等方面具有廣泛的應用前景。燃料電池內部主要由質子交換膜、電化學反應催化劑、 擴散層和雙極板組成。當燃料電池工作時，其內部發生下述反應過程:反應氣體在擴散層內擴散，當反應氣體到達催化層時，在催化層內被催化劑吸附并發生電催化反應;陽極反應生成的質子通過質子交換膜內傳遞到陰極側，電子經外電路到達陰極，同氧分子反應結合成水，同時放出熱量。電極反應為:
[0003]陽極(負極):H2—2H++2e
[0004]陰極(正極):l/2〇2+2H++2e—H2〇
[0005]電池反應:H2+l/2〇2—H2〇
[0006]—個典型的質子交換膜燃料電池中，膜電極放在兩塊導電的導流極板中間，兩塊導流板分別是陽極燃料的導流板與陰極氧化劑的導流板。這樣形成的一個燃料電池稱為單電池，為了增大整個質子交換膜燃料電池的總功率，需要將多個單電池通過直疊的方式串聯成電池組，又叫燃料電池堆。在燃料電池堆中，一塊極板的兩面都可以有導流槽，其中一面可以作為一個膜電極的陽極導流面，另一面又可作為另一個相鄰膜電極的陰極導流面， 這種極板叫做雙極板。電堆通過前端板、后端板及螺桿緊固在一起。[〇〇〇7]傳統電堆使用螺桿來緊固電堆，這種方式會造成電堆前后端板有少量彎曲現象， 對膜電極和石墨板壓力不均勻，拆裝電堆繁瑣。
[0008]對比專利“200720199028.8—種緊固帶封裝裝置”，它的不足是:
[0009]1.采用厚0.1-0.5cm的不銹鋼帶，鋼帶在使用前，必須先折彎成那個形狀，一旦折彎好，鋼帶中間直線部分的長度也就固定了，但是燃料電池中間的“石墨板和膜電極”的理想壓緊長度無法預先準確知道，需要在活化測試過程中調節，所以在該專利中的鋼帶一旦安裝后就無法進行微調，對電堆性能無法很好把控。[〇〇1〇] 2.隨著溫度變化產生熱脹冷縮、膜電極的彈性降低、石墨板表面密封膠的變形，造成燃料電池中間的“石墨板和膜電極”的長度變化，而此種鋼帶結構，無法適應這種長度變化，會對燃料電池造成一定性能影響。
[0011]對比專利“201420347326.7—種燃料電池堆鋼帶捆綁式鎖緊結構”，它的不足有:
[0012]1.電池在裝配設備裝配完畢，電池從裝配設備上取下后，要再進一步緊固，就需要用很大的旋轉力，扳手受到電池側面的限制，旋轉只能在一定角度內，[〇〇13]2.在緊固過程中，鋼帶會被扭曲碰到石墨板。【實用新型內容】
[0014]本實用新型的目的在于克服現有技術存在的以上問題，提供一種質子交換膜燃料電池堆鋼帶緊固裝置，本實用新型的鋼帶緊固裝置結構簡單、使用方便，可以隨時人工調節電池堆的長度，并且該結構采用碟簧，可以自適應補償石墨板和膜電極部分的長度變化，保證電堆性能的穩定性。
[0015]為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本實用新型通過以下技術方案實現:
[0016]—種質子交換膜燃料電池堆鋼帶緊固裝置，其包括:石墨板膜電極組，前端板，后端板，所述前端板和后端板分別設置在所述石墨板膜電極組的兩側，所述前端板與所述石墨板膜電極組之間設有前端銅排，所述后端板與所述石墨板膜電極組之間設有后端銅排， 所述前端板、前端銅排、石墨板膜電極組、后端銅排、后端板之間依次由鋼帶緊固，所述鋼帶為U型結構，所述鋼帶的兩自由端均內彎成掛鉤，所述掛鉤的端面上設有彎曲的長腰孔，所述掛鉤中內設有帶螺紋孔的橫桿，通過第一螺栓穿過所述橫桿中的螺紋孔將掛鉤與所述前端板緊固；
[0017]所述后端板的外部設有與所述鋼帶的彎曲面相匹配的凹槽，所述鋼帶卡入到所述凹槽中；
[0018]所述前端板的兩側邊均設有與所述掛鉤相匹配的限位槽，所述橫桿內置于所述掛鉤后，所述掛鉤穿過所述限位槽，所述掛鉤由所述限位槽支撐，所述前端板的端面上設有若干圓形盲孔，所述圓形盲孔的中心為內螺紋盲孔，所述圓形盲孔中設有碟簧導套，所述碟簧導套由第二螺栓旋至所述內螺紋盲孔中鎖固，所述碟簧導套上套設有碟簧，所述碟簧上設有碟簧壓板，所述碟簧壓板上設有與所述第一螺栓配合的螺紋孔，所述第一螺栓穿過所述碟簧壓板鎖固至所述橫桿中的螺紋孔中；
[0019]所述碟簧壓板與所述碟簧的接觸面為內凸的凸臺面，所述碟簧壓板的兩側為高于所述凸臺面的卡邊，所述前端板與所述碟簧壓板接觸的端面上設有兩條卡槽，所述卡邊卡入至所述卡槽中。
[0020]進一步地，所述后端板的外部為圓弧面，所述凹槽設置于所述圓弧面上，所述后端板與所述后端銅排的接觸面為平面。
[0021]進一步地，所述后端板的四周均寬于所述石墨板膜電極組的四周。
[0022]進一步地，所述前端板的四周均寬于所述石墨板膜電極組的四周。
[0023]進一步地，所述后端銅排的本體與所述石墨板膜電極組的端面齊平，所述后端銅排的端子突出于所述石墨板膜電極組的一側。
[0024]進一步地，所述前端銅排的本體與所述石墨板膜電極組的端面齊平，所述前端銅排的端子突出于所述石墨板膜電極組的一側。[〇〇25]本實用新型的有益效果是:
[0026]其一、本實用新型的質子交換膜燃料電池堆鋼帶緊固裝置，其結構由后到前依次包括:后端板、后端銅排、石墨板膜電極組、前端銅排、前端板、碟簧、碟簧壓板，然后用U型鋼帶將上述幾部分鎖固起來，在后端板設計了一定的圓弧表面，為了讓鋼帶更均勻地將捆綁力施加給石墨板膜電極組，在后端板的鋼帶貼合處做成了凹槽，方便鋼帶卡位;鋼帶的自由端是采用掛鉤的形式，并且在前端板上設有與掛鉤配合的限位槽，方便鎖固，在前端板上做了卡槽，讓碟簧壓板可以插入，目的是讓第一螺栓在旋入橫桿過程中防止鋼帶的扭轉，鋼帶不會碰到石墨板。
[0027]碟簧的使用，是為了讓石墨板膜電極組長度變短時，碟簧就松開一定長度，抵消石墨板膜電極組的長度變化;石墨板膜電極組長度變長時，碟簧就被壓緊，抵消石墨板膜電極組的長度變化，保證電堆的性能不會影響太大。并且，第二螺栓安裝完畢后與碟簧壓板表面平齊，美觀性好。
[0028]上述說明僅是本實用新型技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術手段，并可依照說明書的內容予以實施，以下以本實用新型的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。本實用新型的【具體實施方式】由以下實施例及其附圖詳細給出。【附圖說明】

[0029]為了更清楚地說明本實用新型實施例技術中的技術方案，下面將對實施例技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來將，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0030]圖1是本實用新型電堆的爆炸圖；
[0031]圖2是本實用新型裝配后電堆的主視圖 [0〇32]圖3是圖2的后視圖；
[0033]圖4是裝配完成后電堆后端的剖面圖；
[0034]圖5是裝配完成后電堆前端的剖面圖；
[0035]圖6是本實用新型裝配過程第一階段的結構示意圖；
[0036]圖7是本實用新型裝配過程第二階段的結構示意圖；
[0037]其中，1-后端板，11-凹槽，2-后端銅排，3-石墨板膜電極組，4-鋼帶，41-掛鉤，42-長腰孔，5-前端銅排，6-橫桿，7-前端板，71-限位槽，72-卡槽，73-圓形盲孔，74-內螺紋盲孔，8-碟簧導套，9-第二螺栓，10-碟簧，11-碟簧壓板，110-卡邊，111-凸臺面，12-第一螺栓。【具體實施方式】
[0038]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。[〇〇39] 實施例
[0040]參照圖1-3所示，本實施例中公開了一種質子交換膜燃料電池堆鋼帶緊固裝置，該裝置依次包括:后端板1、后端銅排2、石墨板膜電極組3、前端銅排5、前端板7、碟簧10、碟簧壓板11，通過鋼帶4套在上述后端板1的外部，依次將后端板1、后端銅排2、石墨板膜電極組 3、前端銅排5、前端板7鎖固起來，然后通過第一螺栓12將上述碟簧壓板11鎖固安裝好。
[0041]在本實施例中，以后端板1作為裝置的后端，以前端板1作為裝置的前端，并且石墨板膜電極組3是電池堆的主體部分。
[0042]具體的，上述鋼帶4為U型結構，鋼帶4與后端板1接觸的面為彎曲圓弧狀，上述鋼帶4的兩自由端均內彎成掛鉤41，一個鋼帶4上的兩個掛鉤41的彎曲方向是相向的，并且在上述掛鉤41的端面上設有彎曲的長腰孔42,上述掛鉤41中內設有帶螺紋孔的橫桿6,通過第一螺栓12穿過上述橫桿6中的螺紋孔將掛鉤41與上述前端板7緊固。
[0043]如圖4所示，上述后端板1的外部為圓弧面，在上述后端板1的圓弧面上設有與上述鋼帶4的彎曲面相匹配的凹槽11，上述鋼帶4卡入到上述凹槽11中，上述后端板1與上述后端銅排2的接觸面為平面。
[0044]將上述后端板1的四周設計成均寬于上述石墨板膜電極組3的四周，將后端銅排2 的本體與上述石墨板膜電極組3的端面齊平，上述后端銅排2的端子突出于上述石墨板膜電極組3的一側。
[0045]如圖5所示，在上述前端板7的兩側邊均設有與上述掛鉤41相匹配的限位槽71，上述橫桿6內置于上述掛鉤41后，上述掛鉤41穿過上述限位槽71，上述掛鉤41由上述限位槽71 支撐，上述前端板7的端面上設有若干圓形盲孔73,上述圓形盲孔73的中心為內螺紋盲孔 74,上述圓形盲孔73中設有碟簧導套8,上述碟簧導套8由第二螺栓9旋至上述內螺紋盲孔74 中鎖固，上述碟簧導套8上設有碟簧10,上述碟簧10上設有碟簧壓板11，上述碟簧壓板11上設有與上述第一螺栓12配合的螺紋孔，上述第一螺栓12穿過上述碟簧壓板11鎖固至上述橫桿6中的螺紋孔中。
[0046]具體的，上述碟簧壓板11與上述碟簧10的接觸面為內凸的凸臺面111，上述碟簧壓板11的兩側為高于上述凸臺面111的卡邊110,上述前端板7與上述碟簧壓板11接觸的端面上設有兩條卡槽72，上述卡邊110卡入至上述卡槽72中。目的是讓第一螺栓在旋入橫桿過程中防止鋼帶的扭轉，鋼帶不會碰到石墨板。
[0047]并且，上述前端板7的四周均寬于上述石墨板膜電極組3的四周；上述前端銅排5的本體與上述石墨板膜電極組3的端面齊平，上述前端銅排5的端子突出于上述石墨板膜電極組3的一側。
[0048]本實施例中的裝置的安裝步驟如下:將后端板1、后端銅排2、石墨板膜電極組3、前端銅排5、前端板7疊放在一起，如圖6所示;將碟簧導套8用第二螺栓9安裝于前端板7上，將碟簧10套于碟簧導套8上，安裝鋼帶4，橫桿6安裝于鋼帶4的掛鉤41中，如圖7所示。
[0049]安裝碟簧壓板11，碟簧壓板11的部分插入前端板7的對應限位槽71內，見圖6;用第一螺栓12穿過碟簧壓板11上的沉孔，連接于橫桿6上并旋緊，最終裝配完成效果見圖2。
[0050]其結構由后到前依次包括:后端板、后端銅排、石墨板膜電極組、前端銅排、前端板、碟簧、碟簧壓板，然后用U型鋼帶將上述幾部分鎖固起來，在后端板設計了一定的圓弧表面，為了讓鋼帶更均勻地將捆綁力施加給石墨板膜電極組，在后端板的鋼帶貼合處做成了凹槽，方便鋼帶卡位;鋼帶的自由端是采用掛鉤的形式，并且在前端板上設有與掛鉤配合的限位槽，方便鎖固，在前端板上做了卡槽，讓碟簧壓板可以插入，目的是讓第一螺栓在旋入橫桿過程中防止鋼帶的扭轉，鋼帶不會碰到石墨板。
[0051]碟簧的使用，是為了讓石墨板膜電極組長度變短時，碟簧就松開一定長度，抵消石墨板膜電極組的長度變化;石墨板膜電極組長度變長時，碟簧就被壓緊，抵消石墨板膜電極組的長度變化，保證電堆的性能不會影響太大。并且，第二螺栓安裝完畢后與碟簧壓板表面平齊，美觀性好。[〇〇52]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權項】
1.一種質子交換膜燃料電池堆鋼帶緊固裝置，其包括:石墨板膜電極組，前端板，后端 板，所述前端板和后端板分別設置在所述石墨板膜電極組的兩側，所述前端板與所述石墨 板膜電極組之間設有前端銅排，所述后端板與所述石墨板膜電極組之間設有后端銅排，所 述前端板、前端銅排、石墨板膜電極組、后端銅排、后端板之間依次由鋼帶緊固，所述鋼帶為 U型結構，所述鋼帶的兩自由端均內彎成掛鉤，所述掛鉤的端面上設有彎曲的長腰孔，所述 掛鉤中內設有帶螺紋孔的橫桿，通過第一螺栓穿過所述橫桿中的螺紋孔將掛鉤與所述前端 板緊固；其特征在于，所述后端板的外部設有與所述鋼帶的彎曲面相匹配的凹槽，所述鋼帶卡 入到所述凹槽中；所述前端板的兩側邊均設有與所述掛鉤相匹配的限位槽，所述橫桿內置于所述掛鉤 后，所述掛鉤穿過所述限位槽，所述掛鉤由所述限位槽支撐，所述前端板的端面上設有若干 圓形盲孔，所述圓形盲孔的中心為內螺紋盲孔，所述圓形盲孔中設有碟簧導套，所述碟簧導 套由第二螺栓旋至所述內螺紋盲孔中鎖固，所述碟簧導套上套設有碟簧，所述碟簧上設有 碟簧壓板，所述碟簧壓板上設有與所述第一螺栓配合的螺紋孔，所述第一螺栓穿過所述碟 簧壓板鎖固至所述橫桿中的螺紋孔中；所述碟簧壓板與所述碟簧的接觸面為內凸的凸臺面，所述碟簧壓板的兩側為高于所述 凸臺面的卡邊，所述前端板與所述碟簧壓板接觸的端面上設有兩條卡槽，所述卡邊卡入至 所述卡槽中。2.根據權利要求1所述的質子交換膜燃料電池堆鋼帶緊固裝置，其特征在于，所述后端 板的外部為圓弧面，所述凹槽設置于所述圓弧面上，所述后端板與所述后端銅排的接觸面 為平面。3.根據權利要求2所述的質子交換膜燃料電池堆鋼帶緊固裝置，其特征在于，所述后端 板的四周均寬于所述石墨板膜電極組的四周。4.根據權利要求1所述的質子交換膜燃料電池堆鋼帶緊固裝置，其特征在于，所述前端 板的四周均寬于所述石墨板膜電極組的四周。5.根據權利要求1所述的質子交換膜燃料電池堆鋼帶緊固裝置，其特征在于，所述后端 銅排的本體與所述石墨板膜電極組的端面齊平，所述后端銅排的端子突出于所述石墨板膜 電極組的一側。6.根據權利要求1所述的質子交換膜燃料電池堆鋼帶緊固裝置，其特征在于，所述前端 銅排的本體與所述石墨板膜電極組的端面齊平，所述前端銅排的端子突出于所述石墨板膜 電極組的一側。
【文檔編號】H01M8/10GK205692910SQ201620642579
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年6月24日 公開號201620642579.6, CN 201620642579, CN 205692910 U, CN 205692910U, CN-U-205692910, CN201620642579, CN201620642579.6, CN205692910 U, CN205692910U
【發明人】顧榮鑫, 陶少龍, 張超
【申請人】蘇州弗爾賽能源科技股份有限公司