[实用新型]一种新型燃料电池堆工装夹具

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种工装夹具，具体涉及一种新型燃料电池堆工装夹具。

背景技术：

电化学燃料电池是一种能够将氢及氧化剂转化成电能及反应产物的装置，该装置的内部核心部件是膜电极(Membrane ElectrodeAssembly，简称MEA)，膜电极(MEA)有一张质子交换膜、膜两面夹两张多孔性的可导电的材料，如碳纸组成。在膜与碳纸的两边界面上含有均匀细小分散的引发电化学反应的催化剂，如金属铂催化剂。膜电极两边可用导电物体将发生电化学反应过程中生成的电子，通过外电路引出，构成电流回路。

在膜电极的阳极端，燃料可以通过渗透穿过多孔性扩散材料(碳纸)，并在催化剂表面上发生电化学反应，失去电子，形成正离子，正离子可通过迁移穿过质子交换膜，到达膜电极的另一端阴极端。在膜电极的阴极端，含有氧化剂(如氧气)的气体，如空气，通过渗透穿过多孔性扩散材料(碳纸)，并在催化剂表面上发生电化学反应得到电子，形成负离子。在阴极端形成的阴离子与阳极端迁移过来的正离子发生反应，形成反应产物。

在采用氢气为燃料，含有氧气的空气为氧化剂(或纯氧为氧化剂)的质子交换膜燃料电池中，燃料氢气在阳极区的催化电化学反应就产生了氢正离子(或叫质子)。质子交换膜帮着氢正离子从阳极区迁移到阴极区。除此之外，质子交换膜将含有氢气燃料的气流与含氧的气流隔离开，使它们不会相互混合产生爆发式反应。

在阴极区，氧气在催化剂表面上得到电子，形成负离子，并与阳极区迁移过来的氢正离子反应，生成反应产物水。在采用氢气、空气(氧气)的质子交换膜燃料电池中，阳极反应与阴极反应可以用一下方程式表达：

阳极反应：H₂→2H⁺+2e

阴极反应：1/2O₂+2H⁺+2e→H₂O

在典型的质子交换膜燃料电池中，膜电极(MEA)一般均放在两块导电的极板中间，每块导流板与膜电极接触的表面通过压铸、冲压或机械铣刻，形成至少一条以上的导流槽。这些导流极板可以是金属材料的极板，也可以是石墨材料的极板。这些导流极板上的导流孔道与导流槽分别将燃料和氧化剂导入膜电极两边的阳极区与阴极区。在一个质子交换膜燃料电池单电池的构造中，只存在一个膜电极，膜电极两边分别是阳极燃料的导流板与阴极氧化剂的导流板。这些导流板既作为电流集流板，也作为膜电极两边的机械支撑，导流板上的导流槽又作为燃料与氧化剂进入阳阴极表面的通道，并作为带走燃料电池运作过程中生成的水的通道。

为了增大整体质子交换膜燃料电池的总功率，两个或两个以上的单电池通常可通过直叠的方式串联成电池组或通过平铺的方式并联成电池组、在直叠、串联式的电池组中，一块极板的两面都可以有导流槽，其中一面可以作为一个膜电极的阳极导流面，而另一面又可以作为另一个相邻膜电极的阴极导流面，这种极板叫做双极板。一连串的单电池通过一定的、方式连在一起而组成一个电池组。电池组通常通过前端板、后端板及拉杆紧固在一起成为一体。

一个典型电池组通常包括：(1)燃料及氧化剂气体的导流进口和导流通道，将燃料(如氢气、甲醇或由甲醇、天然气、汽油经重整后得到的富氢气体)和氧化剂(主要是氧气或空气)均匀地分布到各个阳极、阴极面的导流槽中；(2)冷却流体(如水)的进出口与导流通道，将冷却水流体均匀分布到各个电池组内冷却通道中，将燃料电池内氢、氧电化学放热反应生成的热吸收并带出电池组后进行散热；(3)燃料与氧化剂气体的出口与相应的导流通道，燃料气体与氧化剂气体在排除时，可携带出燃料电池中生成的液、气态的水。通常，将所有燃料、氧化剂、冷却流体的进出口都开在燃料电池组的一个端板上或者两个端板上。

质子交换膜燃料电池组既可以用作车、船等运载工具的动力系统，又可以用作移动式或固定式发电站。

质子交换膜燃料电池一般由若干个单电池通过串联或者并联组装一起成为电池堆。

现有燃料电池堆一般由若干单电池(单电池由导流极板、三合一膜电极构成)，集流母板，前后端板组成，前后端板上有许多条拉杆，一般用紧固件使拉杆将前、后压板紧成为一个燃料电池堆；紧固件拉杆加螺丝的方法是通常的紧固方法。燃料电池必须用紧固件将前后端板充分压紧，但又必须均匀地压紧到某一合适的压力范围内，确保燃料电池堆的安全、高效运行。

在燃料电池堆大规模生产时，必须首先实现可以对大量的单电池(单电池一般由导流极板、三合一膜电极构成)，正、负集流导电母板以及前、后端板的大规模装配成为燃料电池堆，并且对燃料电池堆进行运行测试。