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一种燃料电池电堆的制作方法

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1.本实用新型涉及燃料电池技术领域,特别涉及,一种燃料电池电堆。


背景技术:

2.当前,经济飞速发展引发的环境污染、能源危机成为世界瞩目的问题。人们亟待一种清洁、低碳、可持续发展的新型绿色能源。不同于传统意义上的储能电池,燃料电池是一种以氢气为原料,通过氢氧化学作用产生电能的装置。其基本原理是氢气和氧气(空气)分别发生氧化和还原反应,生成水,产生热能和电能。具有能量转换效率高、无污染排放、环境友好、运行噪声低、安全可靠、比功率和比能量密度高等突出优点。
3.在移动电源、固定电站及交通运输领域都具有良好的应用前景,被认为最具有潜力的解决环境污染、能源危机的有效手段之一,受到国内外政府、车企以及科技工作者的重点关注。随着燃料电池的关键技术不断取得突破,燃料电池的应用范围越来越广泛,尤其是将燃料电池电堆作为车载动力电池,其需求量将不低于传统燃油发动机。以车载燃料电池发动机的应用环境为例,现有的车用环境中的燃料电池遇到晃动、冲击等横向应力时,电堆各个结构易出现错位,影响电堆正常工作;电堆结构复杂、质量大,使用不便利;电堆中介质口化学稳定性差,易损坏,影响使用寿命。


技术实现要素:

4.针对上述缺陷,本实用新型解决的技术问题在于,提供一种燃料电池电堆,以解决现在技术所存在的燃料电池遇到晃动、冲击等横向应力时,电堆各个结构易出现错位,影响电堆正常工作;电堆结构复杂、质量大,使用不便利的问题。
5.本实用新型提供了一种燃料电池电堆,包括:
6.电池组件,包括燃料电池单电池组和设置于所述燃料电池单电池组两侧的取电模块;
7.绝缘组件,设置于所述电池组件的周围、且与所述电池组件连接;
8.抗震支架,与所述绝缘组件连接、且设置于所述绝缘组件的外侧,所述抗震支架上设有若干加强筋和与所述加强筋配合的若干掏空槽。
9.优选地,所述绝缘组件包括:
10.绝缘板,与所述取电模块连接、且与所述取电模块一一对应,所述绝缘板设置于所述取电模块远离所述燃料电池单电池组的一侧,所述绝缘板与所述抗震支架连接;
11.绝缘侧板,分别与所述抗震支架和所述燃料电池单电池组连接。
12.优选地,所述抗震支架包括:
13.端板,与所述绝缘板连接、且与所述绝缘板一一对应,所述端板设置于所述绝缘板远离所述取电模块的一侧;
14.固定板,分别与所述绝缘侧板和所述端板连接、且设有若干个,所述固定板设置于位于所述电池组件两侧的所述端板之间;
15.侧板,分别与所述绝缘侧板和所述端板连接,所述侧板设置于相邻所述固定板之间;
16.连接件,与所述端板连接、且设置于位于所述电池组件两侧的所述端板之间。
17.优选地,所述取电模块位于所述电池组件整体的端面上,所述电池组件还包括四个侧面,所述固定板和所述侧板连接形成的结构包围所述电池组件的三个侧面,所述连接件设置于所述电池组件的另一个侧面上。
18.优选地,所述固定板为u形槽结构,所述固定板上设有若干连接孔,所述侧板通过紧固件与所述连接孔连接固定。
19.优选地,所述抗震支架为合金材质。
20.优选地,所述端板上设有若干介质口,所述介质口为不锈钢材质。
21.优选地,所述介质口表面设有特氟龙涂层。
22.由上述方案可知,本实用新型提供的一种燃料电池电堆是一种抗震防护及绝缘优化设计的碳板燃料电池电堆,目的是为了增强燃料电池电堆的减震效果,提高了燃料电池电堆的抗冲击性,保持电堆的结构稳定,避免出现燃料电池电堆因为震动造成的单电池组发生形变的情况,增加了燃料电池堆的使用寿命,同时通过对电堆介质口的优化处理,使电堆绝缘电阻增大,整体漏电流减小,进一步提升了燃料电池电堆的可靠性。本实用新型结构简单,作用效果显著,适于广泛推广。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本实用新型实施例提供的一种燃料电池电堆的结构示意图;
25.图2为本实用新型实施例提供的另一种燃料电池电堆的加强筋的结构示意图;
26.图3为沿图2中a-a线的剖视结构图。
27.图1-3中:
28.1、电池组件;2、绝缘组件;3、抗震支架;4、固定件;11、燃料电池单电池组;12、取电模块;21、绝缘板;22、绝缘侧板;31、加强筋;32、掏空槽;33、端板;34、固定板;35、侧板;36、连接件;37、介质口;311、弹性层;312、支撑层;341、连接孔;371、氢气介质口;372、水介质口;373、空气介质口。
具体实施方式
29.下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
30.实施例1
31.请参阅图1,现对本实用新型提供的一种燃料电池电堆的一种具体实施方式进行
说明。该种燃料电池电堆包括电池组件1、绝缘组件2和抗震支架3,其中电池组件1包括燃料电池单电池组11和设置于燃料电池单电池组11两侧的取电模块12;绝缘组件2设置于电池组件1的周围、且与电池组件1连接;抗震支架3与绝缘组件2连接、且设置于绝缘组件2的外侧,抗震支架3上设有若干加强筋31和与加强筋31配合的若干掏空槽32。
32.为方便说明,请参阅图1,端板33相对于燃料电池单电池组11的位置为左右两侧,燃料电池单电池组11与取电模块12相对的位置为燃料电池单电池组11的端面,固定板34相对于燃料电池单电池组11的位置为上下,侧板35相对于燃料电池单电池组11的位置为左,连接件36相对于燃料电池单电池组11的位置为右,燃料电池单电池组11与固定板34、侧板35和连接件36相对的位置为燃料电池单电池组11的侧面。
33.燃料电池单电池组11的基本单元是单电池,就质子交换膜燃料电池电堆而言,其单电池由膜电极、膜电极两侧的扩散层、与扩散层相邻的电极板构成,与氢气同侧的电极板称为阳极板,与空气(氧气)同侧的电极板称为阴极板,一个单电池的阳极与另一个单电池的阴极合并,并称之为双极板。双极板与膜电极之间还存在密封圈,用以隔绝大气,这种由多层单电池组成的带有密封圈的层叠结构体是电堆的核心部分。在实际燃料电池的电堆应用中,不同的应用环境对燃料电池系统的基本要求是能达到系统轻量化、一定的防护、抗震能力强等优点。
34.燃料电池单电池组11在层叠结构体外还具有封装结构,封装结构除了包括取电模块12外,还有绝缘组件2和抗震支架3,通过抗震支架3中的端板33、连接件36如拉杆、固定件4如螺母,将电池组件1和绝缘组件2紧固在一起,这种方式一方面可使燃料电池单电池组11本体的电极和双极板充分接触,均匀受力,减少燃料电池单电池组11的内阻,另一方面可以提高燃料电池的抗振动能力。
35.与现有技术相比,该种燃料电池电堆通过设置抗震支架3提高整体的抗震能力,当该装置遇到晃动、冲击等会产生横向应力的情境时,首先会对抗震支架3进行施力,抗震支架3分散集中作用力,使得燃料电池单电池组11的碳板单电池组受力均匀,保证该装置各个零部件之间不出现错位,保持结构的稳定,提高燃料电池单电池组11的抗冲击性,使得燃料电池单电池组11能够正常工作;通过设置加强筋31和掏空槽32保证抗震支架3作用的同时,减轻整体结构的质量,系统轻量化程度高,通过轻量化实现功率密度的进一步提高。本实用新型诣在实现燃料电池的抗震、轻量化、防护等级高等需求,解决现在技术所存在的燃料电池遇到晃动、冲击等横向应力时,各个结构易出现错位,影响燃料电池单电池组11正常工作;燃料电池结构复杂、质量大,使用不便利的问题。
36.实施例2
37.作为本实用新型实施例的一种具体实施方式,请参阅图1,本实施例提供的一种燃料电池电堆的结构与实施例1基本相同,其不同之处在于绝缘组件2包括绝缘板21和绝缘侧板22,其中绝缘板21与取电模块12连接、且与取电模块12一一对应,绝缘板21设置于取电模块12远离燃料电池单电池组11的一侧,绝缘板21与抗震支架3连接;绝缘侧板22分别与抗震支架3和燃料电池单电池组11连接。
38.在本实施例中,抗震支架3包括端板33、固定板34、侧板35和连接件36,其中端板33与绝缘板21连接、且与绝缘板21一一对应,端板33设置于绝缘板21远离取电模块12的一侧,端板33通过固定件4与绝缘板21、取电模块12和燃料电池单电池组11连接固定,固定件4可
以为碟簧组;固定板34分别与绝缘侧板22和端板33连接、且设有若干个,固定板34设置于位于电池组件1两侧的端板33之间;侧板35分别与绝缘侧板22和端板33连接,侧板35设置于相邻固定板34之间;连接件36与端板33连接、且设置于位于电池组件1两侧的端板33之间。
39.端板33包括位于电池组件1一侧的第一端板和位于电池组件1另一侧的第二端板;固定板34设有两个,分别位于电池组件1的上方和下方,即位于第一端板和第二端板之间;连接件36可以为连接螺杆;固定板34、第一端板、第二端板以及侧板35进行配合,共同提高燃料电池的抗震能力。固定板34、侧板35和绝缘侧板22共同构成了该种燃料电池电堆的减震装置,保证了当电堆遇到晃动、冲击等会对电堆产生横向应力的情境时,该装置各个零部件相对位置固定且受力均匀,各个零部件之间不出现错位,保持该装置结构的稳定,避免了燃料电池的损坏,使得燃料电池单电池组11能够正常工作。
40.在本实施例中,固定板34为u形槽结构,固定板34的侧面上设有若干连接孔341,侧板35通过紧固件与连接孔341连接固定。需要理解的是,术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示电池组件1、绝缘组件2和抗震支架3及其组成部分之间必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。
41.在本实施例中,取电模块12位于电池组件1整体的端面上,电池组件1还包括四个侧面,固定板34和侧板35连接形成的结构包围电池组件1的三个侧面,连接件36设置于电池组件1的另一个侧面上。固定板34和侧板35连接形成的结构对电池组件1进行全面的防护,有效抗震。
42.在本实施例中,抗震支架3为合金材质,抗震支架3采取质量密度较轻且强度较大的材质,并且采取了加强筋31与掏空槽32结合的镂空结构,可以保证燃料电池强度的同时实现轻量化的目的。端板33上设有若干介质口37,介质口37为不锈钢材质,具有一定的强度的同时绝缘性能良好,介质口37包括氢气介质口371、水介质口372、空气介质口373;介质口37表面设有特氟龙涂层,具有化学稳定性高、耐高温、耐低温、抗腐蚀能力强、绝缘能力优等优点,同时避免了介质口37在使用过程中的损坏,延长了该种燃料电池电堆的使用寿命。介质口37综合了不锈钢与特氟龙材质的优点,具有优异的耐蚀性、强韧性、化学稳定性、耐高温、耐低温以及绝缘能力强等系列特点,解决了塑料接口强度不够以及钢板接口爬电距离短会产生漏电的问题。
43.实施例3
44.作为本实用新型实施例的一种具体实施方式,请一并参阅图1至图3,本实施例提供的一种燃料电池电堆的结构与实施例2基本相同,其不同之处在于加强筋31分别设置于端板33、固定板34、侧板35上,加强筋31包括若干弹性层311,相邻弹性层311之间通过支撑层312连接,位于一端的弹性层311与端板33或固定板34或侧板35连接,位于另一端的弹性层311与绝缘组件2连接。弹性层311可以缓冲一部分撞击;支撑层312可以增加弹性层311的强度,减少力的传递。加强筋31对端板33、固定板34、侧板35受到的外力进行缓冲及减小后,再传递至电池组件1,使电池组件1具有更高的抗震动能力和可靠性;加强筋31为网格形结构,使该种燃料电池电堆达到一定防护等级的同时具有轻量化的优点。在此,只要能够实现上述加强筋31相关性能作用的均在本技术文件保护的范围之内。
45.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处,各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。本实用新型实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
46.对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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