一种改善接触电阻的燃料电池电堆紧固结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种改善接触电阻的燃料电池电堆紧固结构，包括前端板与后端板、固定拉杆及电堆压紧调节机构，其中燃料电池电堆设于前端板与后端板之间，包括电堆主体、电堆端板，以及开设于电堆端板上的弹性件安装槽；电堆压紧调节机构包括贯穿且螺纹连接于后端板上的调节螺栓、设于后端板内侧并与调节螺栓端部相抵压的浮动板，以及设于浮动板与弹性件安装槽之间的弹性压紧件。与现有技术相比，本实用新型专利技术通过旋拧调节螺栓以推动或拉出浮动板，从而通过浮动板实现碟形弹簧的压缩或回弹，进而调整电堆端板对电堆主体的压紧力，以避免电堆长时间运行后，因零部件弹性性能衰退，造成电堆松弛，进而使得压紧力不足导致电堆整体接触内阻增大的问题。触内阻增大的问题。触内阻增大的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种改善接触电阻的燃料电池电堆紧固结构


[0001]本技术属于燃料电池
，涉及一种改善接触电阻的燃料电池电堆紧固结构。

技术介绍

[0002]燃料电池电堆由多个单体电池以串联方式层叠组合而成，单体电池是由双极板与膜电极(MEA
‑
催化剂、质子交换膜、碳纸/碳布)组成，单体电池之间嵌入密封件，经前、后端板压紧后固定拴牢，即构成燃料电池电堆。由于自身的加工制造误差以及压堆过程中压堆力大小不等的情况，使得燃料电池电堆在膜电极、密封件、双极板等部件叠加装配过程中会出现接触不均匀的问题。另外，燃料电池电堆在运行过程中因高低温循环会导致燃料电池电堆膜电极、密封件等部件出现热胀冷缩，从而导致燃料电池电堆整体在运行过程中会出现在长度方向的往复伸缩，久而久之，电堆整体易因接触不良而导致接触电阻增大。
[0003]接触电阻增大是引起燃料电池性能下降的一个重要因素，同时也是燃料电池故障诊断的一个重要指标。流场设计、表面处理、组装过程等均会引起接触电阻变大。接触电阻可由两种形式导致，一是接触面过小，二是接触面分布不均匀。其中接触面过小易于理解；在电子传导中，因为电子倾向于在电阻小的通路中移动，接触面分布不均匀就意味着在某个或者某几个部位，电子大量通过，局部电流密度过高，引起局部温度过高，最终导致膜电极中出现热点，造成电池耐久性降低或者出现内部燃烧的后果。即局部接触电阻过大将引起局部电流密度增加，从而引起局部温度过高，进而产生热点，带来燃料电池性能和耐久性下降。
[0004]此外，针对电堆单体电池零部件的结构优化、材料优化、提高单电池成型过程工艺等方法更主要的目的是为了减小单体电池本身的内阻大小；而控制双极板、膜电极生产的加工精度，比如双极板表面粗糙度，膜电极GDL与催化剂层的粘合度等，可不同程度的改善电堆的接触电阻。但是目前燃料电池产品主要为运用于公共客车、物流运输车、商用车等大功率消耗场景。而对于大功率燃料电池电堆需要若干个电池单体通过串联层叠组成，而每个电池单体之间还需要密封件。若干个电池单体层叠组装，对于目前电堆装配工艺来说很难保证每台电堆的一致性，不利于电堆批量生产和性能评估。

技术实现思路

[0005]本技术的目的就是提供一种改善接触电阻的燃料电池电堆紧固结构，用于解决因燃料电池电堆中膜电极、密封件、双极板等部件之间因接触不良而导致接触电阻较大的问题。
[0006]本技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]一种改善接触电阻的燃料电池电堆紧固结构，包括：
[0008]前端板与后端板，燃料电池电堆，设于前端板与后端板之间，包括电堆主体、电堆端板，以及开设于电堆端板上的弹性件安装槽；
[0009]固定拉杆，用于固定前端板与后端板之间的距离；
[0010]电堆压紧调节机构，用于压紧燃料电池电堆，包括贯穿且螺纹连接于后端板上的调节螺栓、设于后端板内侧并与调节螺栓端部相抵压的浮动板，以及设于浮动板与弹性件安装槽之间的弹性压紧件。
[0011]进一步地，所述弹性压紧件包括碟形弹簧。
[0012]进一步地，所述弹性件安装槽为开设于电堆端板上的环形安装槽。
[0013]进一步地，所述电堆端板上设有导向件，所述浮动板开设有导向孔；
[0014]所述导向件的一端固定于环形安装槽的中部凸台上，另一端滑动设于导向孔内。
[0015]进一步地，所述中部凸台上开设有限位槽，所述浮动板上设有与限位槽深度相适配的限位凸起。所述限位槽深度优选为弹性压紧件的极限变形失效的限位距离，具体值可根据选用弹性压紧件的弹性性能确定。
[0016]进一步地，所述燃料电池电堆的上下两侧分别设有固定拉杆。
[0017]进一步地，所述燃料电池电堆与固定拉杆之间还设有硅橡胶垫片。
[0018]进一步地，所述固定拉杆的截面呈U形，可通过薄板折弯成型，具有重量小、强度和刚性好等优点。
[0019]进一步地，所述固定拉杆的前后端分别开设有安装孔，所述固定拉杆的前后端分别通过穿过相应安装孔的安装螺栓与前端板及后端板固定连接。
[0020]进一步地，所述安装孔为非圆形安装孔，所述前端板及后端板上分别设有与安装孔相适配的卡扣凸台。通过卡扣凸台以消除螺丝的剪切力，提高固定可靠性。
[0021]与现有技术相比，本技术具有以下特点：
[0022]1)通过旋拧调节螺栓以推动或拉出浮动板，从而通过浮动板实现碟形弹簧的压缩或回弹，进而调整电堆端板对电堆主体的压紧力，以避免电堆长时间运行后，因密封件、膜电极等零部件弹性性能衰退，导致电堆松弛，进而使得压紧力不足导致电堆整体接触内阻增大的问题；
[0023]2)在燃料电池电堆装配后，也可对电堆主体提前施加补充压紧力，以使电堆达到一个工作最为理想的压紧接触状态；
[0024]3)现有电堆紧固方法多采用螺杆螺母相配合的连接方式，虽然结构简单、操作方便，但由于零部件制造误差和装配误差累积，导致同一型号的每台电堆长度不一致，不利于电堆的PACK固定封装，而本专利技术采用固定拉杆以固定前后端板间距，通过弹性压紧件以适配制造误差与装配误差累积，从而实现燃料电池电堆整体结构的规整性，有利于自动化生产；
[0025]4)通过固定拉杆或者固定拉杆与硅胶垫片一同对燃料电池电堆进行支撑，从而防止因振动而出现燃料电堆塌腰现象。
附图说明
[0026]图1为实施例中一种改善接触电阻的燃料电池电堆紧固结构的结构示意图；
[0027]图2为松弛状态下电堆压紧调节机构的结构示意图；
[0028]图3为压紧状态下电堆压紧调节机构的结构示意图；
[0029]图4为图1中A处的局部放大示意图；
[0030]图5为固定拉杆的结构示意图；
[0031]图6为浮动板的结构示意图；
[0032]图中标记说明：
[0033]1‑
前端板、2
‑
后端板、3
‑
固定拉杆、4
‑
燃料电池电堆、401
‑
电堆主体、402
‑
电堆端板、5
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调节螺栓、6
‑
浮动板、7
‑
弹性压紧件、8
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导向件、9
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导向孔、10
‑
限位槽、11
‑
限位凸起、12
‑
硅橡胶垫片、13
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安装孔、14
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卡扣凸台、15
‑
安装螺栓。
具体实施方式
[0034]下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细说明。本实施例以本技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0035]实施例：
[0036]如图1所示的一种改善接触电阻的燃料电池电堆紧固结构，包括前端板1与后端板2、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改善接触电阻的燃料电池电堆紧固结构，其特征在于，该紧固结构包括：前端板(1)与后端板(2)，燃料电池电堆(4)设于前端板(1)与后端板(2)之间，并包括电堆主体(401)、电堆端板(402)，以及开设于电堆端板(402)上的弹性件安装槽(403)；固定拉杆(3)，用于固定前端板(1)与后端板(2)之间的距离；电堆压紧调节机构，用于压紧燃料电池电堆(4)，包括贯穿且螺纹连接于后端板(2)上的调节螺栓(5)、设于后端板(2)内侧并与调节螺栓(5)端部相抵压的浮动板(6)，以及设于浮动板(6)与弹性件安装槽(403)之间的弹性压紧件(7)。2.根据权利要求1所述一种改善接触电阻的燃料电池电堆紧固结构，其特征在于，所述弹性压紧件(7)包括碟形弹簧。3.根据权利要求2所述一种改善接触电阻的燃料电池电堆紧固结构，其特征在于，所述弹性件安装槽(403)为开设于电堆端板(402)上的环形安装槽。4.根据权利要求3所述一种改善接触电阻的燃料电池电堆紧固结构，其特征在于，所述电堆端板(402)上设有导向件(8)，所述浮动板(6)上开设有导向孔(9)；所述导向件(8)的一端固定于环形安装槽的中部凸台上，另一端滑动设...

【专利技术属性】
技术研发人员：王再平，李骏，甘全全，戴威，
申请(专利权)人：上海神力科技有限公司，
类型：新型
国别省市：