[发明专利]一种燃料电池电堆组装用装置

说明书

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，具体为一种燃料电池电堆组装用装置。

背景技术

质子交换膜燃料电池（PEMFC）是一种直接利用氢能的发电装置，PEMFC把贮存在氢燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能，能量转化效率高；燃料电池对环境友好，唯一排放物是水。因此，燃料电池技术被认为是21世纪首选的洁净、高效的发电技术。

质子交换膜燃料电池工作时在催化剂的作用下，发生的反应为：

                                                      

生成的无污染的水直接排出或者回收用来加湿气体，电极反应产生的电子经外电路到达阴极，从而可以对外做功。

燃料电池单体电池如图1所示，主要由膜电极组件(MEA)，导流极板或双极板和其他辅助部件组成。为了提高燃料电池的输出功率，通常将若干个单体电池通过直叠或者平铺的方式堆叠在一起，在加上集流板、绝缘板和端板，通过螺杆或卡条紧固，组成燃料电池电堆。

燃料电池电堆由多个单电池组成，每个单电池在组装时如果没有良好的定位装置，组装时存在组装错位，这将导致燃料电池堆受力不均，影响密封甚至损坏膜电极组件以及双极板。因此，燃料电池电堆在组装时必须依靠定位装置。

通常组装质子交换膜燃料电池(PEMFC)的定位方式分为外定位和内定位。内定位是利用双极板以及MEA内部结构来实现定位。最常用的方法就是在燃料电池中设置内定位孔。但仅采用一种定位方式不足以使得燃料电池电堆的电池组之间完全对齐，最全面的方法是采用两种定位方式结合来组装燃料电池电堆。本发明提出一种灵巧方便的外定位装置，可结合内定位实现燃料电池电堆的电池组全面定位。

美国专利US6358641B1以及US2010/0279195A1提出一种内定位方法，在组装燃料电池电堆时依靠内定位杆来对齐电池组，内定位杆与定位孔可设置为相匹配的多种形状。但该专利仅采用一种定位方式，没有提及外定位。这不仅增加了双极板和MEA的加工难度与成本，而且也可能带来密封性问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃料电池电堆组装用装置，利用一种简单可靠的设计来解决燃料电池电堆的组装问题。与现有技术相比，本发明的装置，结构简单可靠，容易加工，降低了燃料电池电堆的组装难度，提高了燃料电池电堆的组装效率及组装质量。

    本发明的一种燃料电池电堆组装用装置，包括底盘座、引导杆、垂直杆和支撑固定架；所述的底盘座侧面沿底盘座中心轴线对称设有2或4个引导杆，所述的引导杆与底盘座为一体结构，每个引导杆上表面标有尺寸刻度；所述的支撑固定架和垂直杆各有2或4个，每1个支撑固定架和1根垂直杆组装成一个整体，每个支撑固定架底部设有滑块，滑块设有螺纹定位孔，其滑块可以在引导杆上沿着轴线方向来回滑动，每个滑块由紧固螺栓通过螺纹定位孔固定于1个引导杆的确定位置，每根垂直杆与底盘座相垂直，每根垂直杆内表面标有尺寸刻度。

   本发明的装置中，所述的底盘座与引导杆上表面与下表面均为水平面，厚度根据材料强度设定为3毫米~20毫米，所述的底盘座为方形或圆形，所述的引导杆长度设置为20厘米~100厘米范围内。

   本发明的装置中，所述的引导杆上表面及垂直杆内表面上的尺寸刻度单位为厘米、毫米或者英寸，精度为0.1毫米或者0.05英寸，所述的垂直杆长度设置为20厘。

   本发明的装置中，所述的支撑固定架与滑块垂直连接成为一体结构，厚度为3毫米~10毫米根据材料强度选取。

   本发明的装置所用材料为单一钢材、高分子材料或陶瓷，或者由不同材料制备各零件组合。

   本发明的装置中，每个支撑固定架和1根垂直杆通过2-8根连接梁连接，并用焊接或螺栓紧固组装成一个整体。

    本发明的装置的用法，根据质子交换膜燃料电池电堆的大小以及规格，将支撑固定架与垂直杆通过底部滑块在设有引导杆尺寸刻度的引导杆上精确定位，并通过滑块的螺纹定位孔用紧固螺栓固定在引导杆上，通过垂直杆上的垂直杆尺寸刻度确定其电堆的组装高度，支撑固定架的高度根据所需组装电池单片的数量进行调整。

本发明的特点在于：

(1) 本发明的一种燃料电池电堆组装用装置，结构简单、灵活，加工技术容易实现，能够适应于各种尺寸的燃料电池电堆组装。