專利名稱：氣囊式平面壓力裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種壓力加工裝置，特別是質(zhì)子交換膜燃料電池的壓力加工裝置。
質(zhì)子交換膜燃料電池在發(fā)電時無污染、噪音低、具有無腐蝕、啟動快、制備容易、維修簡單、功率密度大、發(fā)電效率高、使用壽命長等許多優(yōu)點(diǎn)。因此，在交通工具、發(fā)電設(shè)備、軍事、潛艇、航天和航空等各個領(lǐng)域中均有著廣闊的應(yīng)用前景。
質(zhì)子交換膜燃料電池是氣-固反應(yīng)，質(zhì)子交換膜燃料電池電堆通常要有幾十片或上百片的單膜電池串聯(lián)組成。質(zhì)子交換膜燃料電池通常所用的燃料(氫氣和氧氣)若在電堆里泄漏混合后會造成爆炸的危險。因此，密封與組裝一直是制備燃料電池電堆(大功率的燃料電池電堆)的關(guān)鍵技術(shù)。
在實(shí)驗(yàn)室里，通常實(shí)驗(yàn)所有的燃料電池的活性面積很小(5-10平方厘米)，并且是單膜電池。傳統(tǒng)的，簡單的密封與組裝技術(shù)，即在電池端板的四周穿有數(shù)條螺栓，然后用扳手將螺栓上緊就足以解決問題。然而，對于那些大功率的燃料電池，這種傳統(tǒng)的，簡單的組裝技術(shù)便會立刻遇到問題。因?yàn)榇蠊β实娜剂想姵仉姸训幕钚悦娣e通常都在200平方厘米以上，而且電堆一般都是由幾十片或幾百片的單膜電池串聯(lián)組成，簡單地，機(jī)械地上緊螺栓，極易使氣體導(dǎo)流板或膜電極集合體受力不勻而損壞。因此，目前在國際上對大功率的燃料電池的電堆，都是使用內(nèi)氣囊組裝法或內(nèi)穿孔組裝法的技術(shù)來密封和組裝的。所謂內(nèi)氣囊法，即在燃料電池的端板內(nèi)放置了一個氣囊。當(dāng)電池里的膜電極和氣體導(dǎo)流板排列整齊后，將氣囊內(nèi)充入一定量的氣體(氮?dú)?或一定量的液體如水，整個燃料電池便會在一定的壓力下組合成一個整體(電堆)，從而達(dá)到密封與組裝的目的。此法最大的優(yōu)點(diǎn)是使氣體導(dǎo)流板及膜電極表面上的受力均勻。在一般情況下，氣體導(dǎo)流板和膜電極決不會因受力不勻而損壞。然而此法最大的缺點(diǎn)是使本來已為燃料電池氣瓶(氫氣瓶、氧氣瓶)而傷腦筋的用戶又增添了一道麻煩，即攜帶氮?dú)馄?。此外，氣囊通常是由橡膠制成，在一定的溫度下，隨著時間的推移橡膠將會老化、穿孔，從而導(dǎo)致密封的失敗。內(nèi)穿孔組裝法是加拿大巴拉德公司的最新發(fā)明。此組裝法是將緊固燃料電池電堆的螺栓從氣體導(dǎo)流板及膜電極的中間穿過。這樣，在緊固電堆螺栓時，基本上可以保證電堆里的氣體導(dǎo)流板和膜電極表面上的受力均勻。此法的優(yōu)點(diǎn)是在基本保證了氣體導(dǎo)流板和膜電極集合體受力均勻的條件下而省去了內(nèi)氣囊組裝法所必需的氮?dú)馄?。然而，將緊固螺栓從電堆的中間穿過，不僅使得氣體導(dǎo)流板和膜電極集合體的設(shè)計(jì)和制備更加復(fù)雜化而且減少了電極應(yīng)有的有效活性面積。
本實(shí)用新型的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，從而提供一種可對電池均勻施壓、提高電池的組裝質(zhì)量和生產(chǎn)合格率，并可相應(yīng)簡化電池結(jié)構(gòu)的氣囊式平面壓力裝置。
本實(shí)用新型的目的是通過如下方式實(shí)現(xiàn)的該電池由壓板(1)、可充氣的氣囊(3)、活動的推板(4)和底部平臺(2)組成。電堆位于推板(4)和平臺(2)之間，其中壓板(1)下端開有平凹槽，槽內(nèi)帶有一個可充氣的氣囊(3)，氣囊(3)下帶有一活動的推板。在組裝質(zhì)子交換膜燃料電池時推板與電堆(6)一側(cè)的壓板(7)相貼。
工作時，向氣囊充氣(氮?dú)?，氣囊下的推板即可將電堆均勻壓緊，緊固電堆兩側(cè)的螺栓，即可將電池組裝完畢。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)
由于增設(shè)了氣囊，施壓時電堆受力均勻，提高了電池組裝質(zhì)量，并可省支電池內(nèi)部氣囊，壓縮電池的體積，簡化電池的結(jié)構(gòu)并相應(yīng)增加電池的有效活性面積，降低了加工成本。與現(xiàn)有的內(nèi)氣囊及內(nèi)孔組裝裝置相比，本實(shí)用新型既保證了加工質(zhì)量又簡化了設(shè)備結(jié)構(gòu)。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述

圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)圖在圖1中(1)壓板；(2)平臺；(3)氣囊；(4)活動推板；(5)管路。
本實(shí)用新型工作原理見圖1，組裝設(shè)備由外氣囊及組裝平臺組成。和內(nèi)氣囊組裝法的設(shè)計(jì)相反，氣囊不是安置在燃料電池內(nèi)而是安置在燃料電池外(組裝平臺的上方)。與外氣囊組裝法相對應(yīng)，燃料電池的壓板外端必須設(shè)計(jì)成＂T＂字、＂I＂字或＂U＂字型結(jié)構(gòu)，以便在氣囊的推板壓緊燃料電池電堆后，電堆上的螺栓可以輕松地上緊。同時在燃料電池的壓板內(nèi)放置一片橡膠墊及在電堆的緊固螺栓上放有多片彈簧圈，以保證電堆的受力得以足夠的均勻緩沖。此組裝法是在燃料電池電堆的氣體導(dǎo)流板和膜電極集體排列整齊后放在組裝平臺上，然后在組裝平臺上方的氣囊充一定量的氣體，如氮?dú)?，氣囊前面的推板即可將電堆均勻地壓緊，然后再將電堆四周的螺栓輕輕上緊(注意，每根螺栓的受力必須相同！)，最后除去外氣囊，電堆組裝完畢。當(dāng)電堆的功率不是很大時，如在2千瓦以下，用比較精密的小型平板壓力機(jī)取代外氣囊也可以達(dá)到類同的效果。顯而易見，采用外氣囊法密封和組裝燃料電池電堆既可以達(dá)到內(nèi)氣囊組裝法的效果又不需要將氣囊安置在電堆內(nèi)；同時，此法又不需將螺栓從電堆的中間穿過，因而沒有內(nèi)穿孔組裝法的缺陷。
權(quán)利要求1.一種氣囊式平面壓力裝置，該壓力裝置的上部為壓板(1)、可充氣的氣囊(3)、活動的推板(4)和底部平臺(2)，加工件位于壓板(1)和平臺(2)之間。其特征有在于壓板(1)下端開有平凹槽，槽內(nèi)帶有一個氣囊(3)，氣囊(3)上的管路(5)穿過壓板(1)上的通與氣泵相連，氣囊(3)下還帶有一活動推板(4)與加工件相貼。
專利摘要一種氣囊式平面壓力裝置,上部帶有壓板,底部為平臺,壓板開有平凹槽,并帶有氣囊和活動推板,活動推板與電堆壓板相貼。本實(shí)用新型施壓均勻,特別適合于質(zhì)子交換膜燃料電池的組裝加工,可提高電池組裝質(zhì)量,簡化電池結(jié)構(gòu)。
文檔編號H01M8/00GK2329087SQ9722889
公開日1999年7月14日 申請日期1997年11月24日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月24日
發(fā)明者魏金柱 申請人:鐘家輪, 魏金柱