【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃料电池，具体来说涉及一种燃料电池电堆补偿机构及其使用方法。
技术介绍
1、燃料电池是一种将化学能直接转化成电能的清洁能源技术，具有高能量转换效率、结构简单、低排放、低噪音等优点。常用于车、船等运载工具的动力系统，又可以用作移动式或固定式的发电站及备用电源。燃料电池一般由几十到几百片双极板和膜电极依次叠摞组成，通过压机提供一定的预紧力，然后通过拉杆、螺杆或者绑带的紧固方式得到燃料电池电堆，再将燃料电池电堆放置在封装箱内。
2、燃料电池的电堆由多个单电池堆叠而成，内部发生载荷传递、物质传输、温度交换等过程，完成整个电化学反应。一个完整的燃料电池由绝缘端板、集流板、密封圈、膜电极、双极板等组成，通过钢带或长螺杆将两侧端板紧固，施加一定的封装力使内部各节单电池叠加在一起；电堆装配时，先将单电池顺次堆叠，然后使用压装机对堆叠的多个单电池施加目标压装力，然后再使用紧固组件对装压力下的多个单电池紧固，最后再去除压装力，依赖紧固组件的作用对电堆紧固，以保证电堆兼具良好的密封性能和内部部件的电接触性能。
3、电堆装配过程中，以压装力为目标进行装压紧固，由于构成电堆的多个单电池个体有差异，每一个单电池的压缩量都不同，这就使得装配后的电堆的高度公差大，宏观表现就是电堆的实际高度高于目标高度，或者电堆的实际高度低于目标高度，这会影响电堆的封装效果。
4、封装力的大小对于燃料电池结构封装尤为重要。若封装力值过小，易导致燃料电池密封性不好，产生气体泄漏，密封失效而存在安全隐患，同时内部组件间的接触压力不足
5、随着对电堆功率的提升需求逐步增大，开发大功率电堆的工作逐渐开展起来，大尺寸的双极板、膜电极的开发，对应电堆节数也相应的增加。随着电堆节数增加，电堆的尺寸变大。当电堆在工作时内部温度、压力会变化，对电堆内部的作用力随时改变，为了保证电池之间预组装力维持在一定的范围，此时需要弹性元件进行吸收和释放此内力，保证电堆的电性能和耐久性。
6、目前燃料电池电堆内部力的调节主要有以下两种方式：
7、燃料电池在中低功率级别以内，盲端端板与电池之间安装碟簧，调节电堆内部预紧力，根据组装力的调节范围，调整碟簧的安装数量；使用多组碟簧串联后尺寸调节范围有限，不能满足大功率、长尺寸电堆的使用要求，同时电堆的装配难度增加；
8、当电堆额定功率逐渐增加以后，对单电池的有效发电面积需求会增加，电堆的总节数也会增加，此时电堆需要调节的尺寸范围增大，可以选择矩形弹簧；矩形弹簧的刚度系数一定，为了满足电堆调节尺寸，需要更长的弹簧尺寸，但是单纯增加弹簧尺寸又会对电堆尺寸产生影响，不利于电堆的设计和生产。
技术实现思路
1、鉴于现有技术的不足，本专利技术提供一种燃料电池电堆补偿机构及其使用方法。本专利技术主要利用云朵弹簧，满足电堆内部大尺寸调节的需求和较大刚度系数的需求，将其安装在电堆的盲端端板和电池之间，电堆节数增多以后，较大的组装力条件下，云朵弹簧的尺寸补偿优势更加显著，尤其适合大功率电堆。调整云朵弹簧参数亦可以兼顾中小功率电堆的尺寸要求。
2、本专利技术采用的技术手段如下：
3、一种燃料电池电堆补偿机构，应用于电堆结构，所述电堆结构包括依次设置的盲端端板、绝缘板、负极集流板、若干单电池、正极集流板以及气口端板，所述盲端端板上开设有若干呈阵列排布的第一云朵弹簧定位槽，任意所述第一云朵弹簧定位槽内设置有用于固定云朵弹簧的云朵弹簧固定销；相应地在所述绝缘板上开设有与盲端端板相适应的第二云朵弹簧定位槽；
4、所述云朵弹簧具有与所述第一云朵弹簧定位槽底面接触的安装面以及与所述第二云朵弹簧定位槽底面接触的受力面，所述安装面上对应于云朵弹簧固定销的位置上开设有定位孔；
5、所述云朵弹簧的受力面包括一个中部凸起结构，所述中部凸起结构的两侧对称设置有若干辅助凸起结构，各相邻的凸起结构之间平滑连接，且由云朵弹簧中部至边缘的凸起结构高度依次降低。
6、进一步地，所述第一云朵弹簧定位槽和第二云朵弹簧定位槽地面均为矩形结构，所述第一云朵弹簧定位槽内设置有沿矩形对角线布置的两个云朵弹簧固定销。
7、进一步地，所述盲端端板与各云朵弹簧为一体化集成设置。
8、进一步地，所述电堆结构还包括若干个电堆拉杆，任意所述电堆拉杆用于维持盲端端板与单电池之间作用力。
9、进一步地，所述电堆结构还包括若干条金属绑带，任意所述金属绑带用于维持盲端端板与单电池之间作用力。
10、本专利技术还公开了一种如上述燃料电池电堆补偿机构的使用方法，包括以下步骤：
11、s1：将盲端端板固定在操作平台上，确认盲端端板平整可靠；
12、s2：将云朵弹簧固定销装配在在盲端端板上；
13、s3：将云朵弹簧依次安装至第一云朵弹簧定位槽，同时将云朵弹簧固定销锁紧帽安装完成；
14、s4：安装固定绝缘板，装配负极集流板、若干单电池、正极集流板以及气口端板；
15、s5：压机上板上升，按照预先设定组装力对电堆进行装配；
16、s6：达到预紧力后，云朵弹簧中部凸起结构完成既定量压缩，辅助凸起结构也具有后一定量级的压缩；将电堆拉杆用螺钉锁紧固定；
17、s7：锁定固定螺栓，确认安装力矩；燃料电池电堆装配完成。
18、较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
19、1、本专利技术采用云朵弹簧构建电堆补偿机构，能够满足大功率燃料电池内部大尺寸调节的需求。本专利技术提供的云朵弹簧，可设计为一个主凸起、若干个副凸起，根据不同功率电堆对尺寸调节量的使用需求，选择对应的云朵弹簧，能够适用于不同功率需求的燃料电池电堆。
20、2、对于于变载工况，燃料电池电堆的接触电阻能有有效的降低，进一步提升燃料电池单电池之间的一致性，进而提高燃料电池的使用寿命。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种燃料电池电堆补偿机构，应用于电堆结构，所述电堆结构包括依次设置的盲端端板(100)、绝缘板(120)、负极集流板(130)、若干单电池(150)、正极集流板(160)以及气口端板(170)，其特征在于，所述盲端端板(100)上开设有若干呈阵列排布的第一云朵弹簧定位槽(100-1)，任意所述第一云朵弹簧定位槽(100-1)内设置有用于固定云朵弹簧(110)的云朵弹簧固定销(100-3)；相应地在所述绝缘板(120)上开设有与盲端端板(100)相适应的第二云朵弹簧定位槽；
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆补偿机构，其特征在于，所述第一云朵弹簧定位槽(100-1)和第二云朵弹簧定位槽地面均为矩形结构，所述第一云朵弹簧定位槽(100-1)内设置有沿矩形对角线布置的两个云朵弹簧固定销(100-3)。
3.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆补偿机构，其特征在于，所述盲端端板(100)与各云朵弹簧(110)为一体化集成设置。
4.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆补偿机构，其特征在于，所述电堆结构还包括若干个电堆拉杆(140)，任意所述电
5.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆补偿机构，其特征在于，所述电堆结构还包括若干条金属绑带，任意所述金属绑带用于维持盲端端板(100)与单电池(150)之间作用力。
6.一种如权利要求1所述一种燃料电池电堆补偿机构的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种燃料电池电堆补偿机构，应用于电堆结构，所述电堆结构包括依次设置的盲端端板(100)、绝缘板(120)、负极集流板(130)、若干单电池(150)、正极集流板(160)以及气口端板(170)，其特征在于，所述盲端端板(100)上开设有若干呈阵列排布的第一云朵弹簧定位槽(100-1)，任意所述第一云朵弹簧定位槽(100-1)内设置有用于固定云朵弹簧(110)的云朵弹簧固定销(100-3)；相应地在所述绝缘板(120)上开设有与盲端端板(100)相适应的第二云朵弹簧定位槽；
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆补偿机构，其特征在于，所述第一云朵弹簧定位槽(100-1)和第二云朵弹簧定位槽地面均为矩形结构，所述第一云朵弹簧定位槽(100-1)内设置有...
【专利技术属性】
技术研发人员：毕宏占，刘雪婷，孙昕，贾晓航，高世驹，金太英，
申请(专利权)人：新源动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。