專(zhuān)利名稱(chēng)：一種燃料電池電堆組裝用裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種燃料電池電堆組裝用裝置。
背景技術(shù)：
質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)是一種直接利用氫能的發(fā)電裝置，PEMFC把貯存在氫燃料和氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，能量轉(zhuǎn)化效率高；燃料電池對(duì)環(huán)境友好，唯一排放物是水。因此，燃料電池技術(shù)被認(rèn)為是21世紀(jì)首選的潔凈、高效的發(fā)電技術(shù)。質(zhì)子交換膜燃料電池工作時(shí)在催化劑的作用下，發(fā)生的反應(yīng)為
fi It 生成的無(wú)污染的水直接排出或者回收用來(lái)加濕氣體，電極反應(yīng)產(chǎn)生的電子經(jīng)外電路到達(dá)陰極，從而可以對(duì)外做功。燃料電池單體電池如圖I所示，主要由膜電極組件(MEA)，導(dǎo)流極板或雙極板和其他輔助部件組成。為了提高燃料電池的輸出功率，通常將若干個(gè)單體電池通過(guò)直疊或者平鋪的方式堆疊在一起，在加上集流板、絕緣板和端板，通過(guò)螺桿或卡條緊固，組成燃料電池電堆。燃料電池電堆由多個(gè)單電池組成，每個(gè)單電池在組裝時(shí)如果沒(méi)有良好的定位裝置，組裝時(shí)存在組裝錯(cuò)位，這將導(dǎo)致燃料電池堆受力不均，影響密封甚至損壞膜電極組件以及雙極板。因此，燃料電池電堆在組裝時(shí)必須依靠定位裝置。通常組裝質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)的定位方式分為外定位和內(nèi)定位。內(nèi)定位是利用雙極板以及MEA內(nèi)部結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)定位。最常用的方法就是在燃料電池中設(shè)置內(nèi)定位孔。但僅采用一種定位方式不足以使得燃料電池電堆的電池組之間完全對(duì)齊，最全面的方法是采用兩種定位方式結(jié)合來(lái)組裝燃料電池電堆。本發(fā)明提出一種靈巧方便的外定位裝置，可結(jié)合內(nèi)定位實(shí)現(xiàn)燃料電池電堆的電池組全面定位。美國(guó)專(zhuān)利US6358641B1以及US2010/0279195A1提出一種內(nèi)定位方法，在組裝燃料電池電堆時(shí)依靠?jī)?nèi)定位桿來(lái)對(duì)齊電池組，內(nèi)定位桿與定位孔可設(shè)置為相匹配的多種形狀。但該專(zhuān)利僅采用一種定位方式，沒(méi)有提及外定位。這不僅增加了雙極板和MEA的加工難度與成本，而且也可能帶來(lái)密封性問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種燃料電池電堆組裝用裝置，利用一種簡(jiǎn)單可靠的設(shè)計(jì)來(lái)解決燃料電池電堆的組裝問(wèn)題。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，容易加工，降低了燃料電池電堆的組裝難度，提高了燃料電池電堆的組裝效率及組裝質(zhì)量。本發(fā)明的一種燃料電池電堆組裝用裝置，包括底盤(pán)座、引導(dǎo)桿、垂直桿和支撐固定架；所述的底盤(pán)座側(cè)面沿底盤(pán)座中心軸線對(duì)稱(chēng)設(shè)有2或4個(gè)引導(dǎo)桿，所述的引導(dǎo)桿與底盤(pán)座為一體結(jié)構(gòu)，每個(gè)引導(dǎo)桿上表面標(biāo)有尺寸刻度；所述的支撐固定架和垂直桿各有2或4個(gè)，每I個(gè)支撐固定架和I根垂直桿組裝成一個(gè)整體，每個(gè)支撐固定架底部設(shè)有滑塊，滑塊設(shè)有螺紋定位孔，其滑塊可以在引導(dǎo)桿上沿著軸線方向來(lái)回滑動(dòng)，每個(gè)滑塊由緊固螺栓通過(guò)螺紋定位孔固定于I個(gè)引導(dǎo)桿的確定位置，每根垂直桿與底盤(pán)座相垂直，每根垂直桿內(nèi)表面標(biāo)有尺寸刻度。本發(fā)明的裝置中，所述的底盤(pán)座與引導(dǎo)桿上表面與下表面均為水平面，厚度根據(jù)材料強(qiáng)度設(shè)定為3毫米 20毫米，所述的底盤(pán)座為方形或圓形，所述的引導(dǎo)桿長(zhǎng)度設(shè)置為20厘米 100厘米范圍內(nèi)。本發(fā)明的裝置中，所述的弓I導(dǎo)桿上表面及垂直桿內(nèi)表面上的尺寸刻度單位為厘米、毫米或者英寸，精度為0. I毫米或者0. 05英寸，所述的垂直桿長(zhǎng)度設(shè)置為20厘。本發(fā)明的裝置中，所述的支撐固定架與滑塊垂直連接成為一體結(jié)構(gòu)，厚度為3毫米 10毫米根據(jù)材料強(qiáng)度選取。
本發(fā)明的裝置所用材料為單一鋼材、高分子材料或陶瓷，或者由不同材料制備各零件組合。本發(fā)明的裝置中，每個(gè)支撐固定架和I根垂直桿通過(guò)2-8根連接梁連接，并用焊接或螺栓緊固組裝成一個(gè)整體。本發(fā)明的裝置的用法，根據(jù)質(zhì)子交換膜燃料電池電堆的大小以及規(guī)格，將支撐固定架與垂直桿通過(guò)底部滑塊在設(shè)有引導(dǎo)桿尺寸刻度的引導(dǎo)桿上精確定位，并通過(guò)滑塊的螺紋定位孔用緊固螺栓固定在引導(dǎo)桿上，通過(guò)垂直桿上的垂直桿尺寸刻度確定其電堆的組裝高度，支撐固定架的高度根據(jù)所需組裝電池單片的數(shù)量進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明的特點(diǎn)在于
(I)本發(fā)明的一種燃料電池電堆組裝用裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈活，加工技術(shù)容易實(shí)現(xiàn)，能夠適應(yīng)于各種尺寸的燃料電池電堆組裝。(2)引導(dǎo)桿上表面均標(biāo)有引導(dǎo)桿尺寸刻度，能夠精確定位滑塊的位置，從而定位垂直桿的相對(duì)位置。垂直桿內(nèi)表面標(biāo)有垂直桿尺寸刻度，能夠精確評(píng)估燃料電池端板的平面度，從而間接使得燃料電池內(nèi)部受力均勻。


圖I是質(zhì)子交換膜燃料電池組裝結(jié)構(gòu)示意圖
圖2是本發(fā)明的燃料電池電堆組裝用裝置的一種實(shí)例結(jié)構(gòu)示意圖 圖3是圖2中A部結(jié)構(gòu)放大示意圖
圖4是本發(fā)明的燃料電池電堆組裝用裝置的另一種實(shí)例結(jié)構(gòu)示意圖 圖5是圖4中B部結(jié)構(gòu)放大示意圖
圖中I.陽(yáng)極端板，2.陽(yáng)極絕緣板，3.陽(yáng)極集流板，4導(dǎo)流極板，5.MEA，6.陰極集流板，7.螺桿，8.密封墊片，9.陰極絕緣板，10.陰極端板，11.引導(dǎo)桿，12.底盤(pán)座，13.滑塊，14.支撐固定架，15.垂直桿，16.對(duì)齊組件,17引導(dǎo)桿尺寸刻度，18.垂直桿尺寸刻度，19.螺紋定位孔，20.緊固螺栓。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的燃料電池電堆組裝用裝置的結(jié)構(gòu)。實(shí)施例I如圖2-3所示，為本發(fā)明的燃料電池電堆組裝用裝置。在底盤(pán)座12中心軸線上設(shè)有4個(gè)引導(dǎo)桿11，底盤(pán)座12與引導(dǎo)桿11同等厚度且上下表面水平。引導(dǎo)桿11上表面標(biāo)注有引導(dǎo)桿尺寸刻度17，單位為毫米或者英寸。在引導(dǎo)桿上設(shè)有滑塊13，滑塊兩側(cè)中央有螺紋定位孔19，滑塊13上固定連接著I個(gè)支撐固定架14且相互垂直，滑塊可在引導(dǎo)桿上沿著軸線方向移動(dòng)，并且可通過(guò)螺紋定位孔19螺栓固定。垂直桿15與支撐固定架14通過(guò)焊接(或粘貼)連接，垂直桿15與底盤(pán)座12表面垂直?；瑝K13與支撐固定架14和垂直桿15構(gòu)成對(duì)齊組件16 ;垂直桿內(nèi)表面上標(biāo)注有垂直桿尺寸刻度18，單位為毫米或者英寸。實(shí)施例I的一種燃料電池電堆組裝用裝置，可以根據(jù)電堆的大小靈活調(diào)整以適應(yīng)燃料電池電堆組裝。適合各種形狀燃料電池電堆組裝，特別適合于具有規(guī)整結(jié)構(gòu)的方形燃料電池電堆組裝。通過(guò)引導(dǎo)桿上的尺寸刻度可以精確定位燃料電池電堆中心；通過(guò)垂直桿可以確保燃料電池電堆在組裝時(shí)其電堆單片的外四周對(duì)齊，并可通過(guò)垂直桿上的尺寸刻度調(diào)整其電堆最上層表面水平面以及裝夾高度，最終處于水平位置或者滿(mǎn)足客戶(hù)要求。實(shí)施例2
如圖4-5所示為本發(fā)明的燃料電池電堆組裝用裝置另一種實(shí)施例，本實(shí)施例將垂直桿15與支撐固定架14通過(guò)螺栓20連接固定形成垂直桿組件，垂直桿組件通過(guò)支撐固定架14固定在滑塊13上，滑塊可在引導(dǎo)桿上沿著軸線方向移動(dòng)，滑塊13可通過(guò)螺紋定位孔19用螺栓緊固在引導(dǎo)桿11上。調(diào)整垂直桿組件與支撐固定架之間的疊合程度，使得垂直桿15與底盤(pán)座12表面垂直。多個(gè)引導(dǎo)桿可以增加電池外周?chē)膶?duì)齊程度，將垂直桿與支撐固定架設(shè)為活動(dòng)可調(diào)，可以減小加工精度，從而縮小加工成本。垂直桿15與支撐固定架14可有多種連接方式，可設(shè)置為靈活可調(diào)。本發(fā)明的一種燃料電池電堆組裝用裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，方便靈活，適用于各種尺寸的燃料電池電堆組裝，特別適合于具有規(guī)則外周?chē)娜剂想姵仉姸呀M裝，能夠大幅度提高燃料電池電堆組裝的成功率，減少拆卸次數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池電堆組裝用裝置，其特征在于包括底盤(pán)座(12)、引導(dǎo)桿(11)、垂直桿(15)和支撐固定架(14);所述的底盤(pán)座側(cè)面沿底盤(pán)座中心軸線對(duì)稱(chēng)設(shè)有2或4個(gè)引導(dǎo)桿(11)，所述的引導(dǎo)桿與底盤(pán)座為一體結(jié)構(gòu)，每個(gè)引導(dǎo)桿上表面標(biāo)有尺寸刻度；所述的支撐固定架和垂直桿各有2或4個(gè)，每I個(gè)支撐固定架和I根垂直桿組裝成一個(gè)整體，每個(gè)支撐固定架底部設(shè)有滑塊，滑塊設(shè)有螺紋定位孔，其滑塊可以在引導(dǎo)桿(11)上沿著軸線方向來(lái)回滑動(dòng)，每個(gè)滑塊由緊固螺栓通過(guò)螺紋定位孔固定于I個(gè)引導(dǎo)桿的確定位置，每根垂直桿與底盤(pán)座相垂直，每根垂直桿內(nèi)表面標(biāo)有尺寸刻度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種燃料電池電堆組裝用裝置，其特征在于，所述的底盤(pán)座與引導(dǎo)桿上表面和下表面均為水平面，厚度設(shè)定為3毫米 20毫米，所述的底盤(pán)座為方形或圓形，所述的引導(dǎo)桿長(zhǎng)度為20厘米 100厘米。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種燃料電池電堆組裝用裝置，其特征在于，所述的引導(dǎo)桿上表面及垂直桿內(nèi)表面上的尺寸刻度單位為厘米、毫米或者英寸，精度為0. I毫米或者0.05英寸，所述的垂直桿長(zhǎng)度為20厘米 100厘米，厚度根據(jù)材料強(qiáng)度設(shè)置為I毫米飛毫米范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種燃料電池電堆組裝用裝置，其特征在于，所述的支撐固定架與滑塊垂直連接成為一體結(jié)構(gòu)，厚度根據(jù)材料強(qiáng)度定為3毫米 10毫米。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種燃料電池電堆組裝用裝置，其特征在于，該裝置所用材料為單一鋼材、高分子材料或陶瓷，或者由不同材料制備各零件組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種燃料電池電堆組裝用裝置，其特征在于，每個(gè)支撐固定架和I根垂直桿通過(guò)2-8根連接梁連接，并用焊接或螺栓緊固組裝成一個(gè)整體。
7.權(quán)利要求I所述的一種燃料電池電堆組裝用裝置的用法，其特征在于，根據(jù)質(zhì)子交換膜燃料電池電堆的大小以及規(guī)格，將支撐固定架與垂直桿通過(guò)底部滑塊在設(shè)有引導(dǎo)桿尺寸刻度的引導(dǎo)桿上精確定位，并通過(guò)滑塊的螺紋定位孔(19)用緊固螺栓固定在引導(dǎo)桿上，通過(guò)垂直桿上的垂直桿尺寸刻度確定其電堆組裝的高度，支撐固定架的高度根據(jù)所需組裝電池單片的數(shù)量進(jìn)行調(diào)整。
全文摘要
一種燃料電池電堆組裝用裝置，包括底盤(pán)座、引導(dǎo)桿、垂直桿和支撐固定架；底盤(pán)座側(cè)面沿底盤(pán)座中心軸線對(duì)稱(chēng)設(shè)有2或4個(gè)引導(dǎo)桿，引導(dǎo)桿與底盤(pán)座為一體結(jié)構(gòu)，每個(gè)引導(dǎo)桿上表面標(biāo)有尺寸刻度；支撐固定架和垂直桿各有2或4個(gè)，每個(gè)支撐固定架和垂直桿組裝成一整體，每個(gè)支撐固定架底部設(shè)有滑塊，滑塊設(shè)有螺紋定位孔，滑塊可在引導(dǎo)桿上沿軸線方向來(lái)回滑動(dòng)，滑塊由螺栓通過(guò)螺紋定位孔固定于引導(dǎo)桿確定位置，每根垂直桿與底盤(pán)座相垂直，每根垂直桿內(nèi)表面標(biāo)有尺寸刻度。本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈活，通過(guò)固定滑塊在引導(dǎo)桿的位置及垂直桿的長(zhǎng)度，可以組裝不同活性面積及不同規(guī)格的燃料電池電堆，精確燃料電池的組裝對(duì)齊程度，提高燃料電池的穩(wěn)定性和安全性。
文檔編號(hào)H01M8/24GK102800885SQ20121029546
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月20日
發(fā)明者潘牧, 葉東浩, 詹志剛, 涂正凱, 梁聰 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)