[发明专利]一种燃料电池电堆的组装方法

说明书

本发明涉及一种燃料电池电堆的组装方法，包括以下步骤：1)提供固定机构、定位机构、供压装置及锁紧机构2)将电堆的下端板、集流板、组堆单电池、集流板及上端板按次序依次放入固定机构内，定位机构的每根定位柱均垂直于电堆，使电堆的四周卡嵌于每根定位柱的第二表面所界定的空间内；3)利用供压装置的压块对电堆部件的上端板及下端板施加垂直于电堆方向的压力，将电堆各个部件压缩到设定要求；4)利用锁紧机构将电堆各个部件固定达到组装电堆的目的；5)撤去压力，撤去固定机构、定位机构，将电堆取下，电堆组装完毕。此组装电堆的定位组装方法操作简单方便，可实施性强，能精确定位。定位机构保证电堆各零部件接触均匀，不发生偏移；供压装置压块可保证组装电堆各组件的受力均匀，保证了组装电堆的质量。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池电堆的组装方法。

背景技术

燃料电池是一种直接利用氢能发电的装置，氢气和氧气的化学能直接转化成电能，由于不经过卡诺循环，能量转化率高；产物只有水，燃料电池比较环保。氢能也被誉为终极环保能源，而燃料电池技术被认为是21世纪首选的节能，高效，环保的发电技术。

质子交换膜燃料电池工作时的反应原理如下：

阳极：H₂→2H⁺+2e^-

阴极：O₂+2H⁺+2e^-→H₂O；

阳极产生的电子只能经外电路到达阴极，产生的H⁺经质子交换膜到达阴极，在催化剂的作用下电子、质子和氧气反应产生水。同时电子由阳极经外电路达到阴极可以对外做功。

燃料电池电堆由多个单电池串联组成，多个单电池在组装时，如果受力不均或者发生组件之间偏移，严重会导致电堆组件破裂，阴阳极窜气，发生爆炸；燃料电池装配技术直接影响电堆的密封性能，阳极燃料泄漏也易发生爆炸；接触不好对导致电堆内阻太大，性能变差；同时装堆过程中还需保证燃料电池内部氧化剂和燃料相互隔离，不能互窜，以免发生爆炸危险。

如公开号为CN103633359A的中国发明专利公开了一种燃料电池电堆组装方法，此为四角定位组装电堆的方法，外定位是通过四个立柱限制电堆部件的四个角来实现的。此法有两方面不足：一方面，定位立柱未有效固定，挤压时容易发生立柱变形，若单电池数量较多时，电堆各部件挤压立柱，由于立柱没有有效的外固定将会导致立柱变形，易造成单电池之间发生偏移，无法保证精确定位装堆。随着单电池数量增加，这种影响会更严重；另一方面，若流场板较长时，中间侧边无定位，易造成超薄流场板的扭曲变形，该方法仅用立柱限制四角来定位，尤其对现在常用的金属极板(尺寸：长300mm、宽10mm、厚0.1mm)，在被挤压时易造成超薄金属极板中间部分扭曲变形，各组件无法对正，导致接触不好，密封性差，漏气，直接影响电堆性能。

发明内容

本发明旨在提供一种简单便捷有效的燃料电池电堆的组装方法。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：

一种燃料电池电堆的组装方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)提供固定机构、定位机构、供压装置及锁紧机构；所述固定机构为固定框，所述定位机构包括多组定位柱，每组定位柱包括至少两根定位柱，每组定位柱分别固定在所述固定框每个侧板的内表面，每根定位柱包括相互平行的第一表面和第二表面，每根定位柱的第一表面与固定框的侧板的内表面相接触；

2)将电堆的下端板、集流板、膜电极、集流板及上端板按次序依次放入定位机构内，每根定位柱均垂直于电堆，使电堆的四周卡嵌于每根定位柱的第二表面所界定的空间内；

3)利用供压装置的压块对电堆部件的上端板及下端板施加垂直于电堆的压力，将电堆各个部件压缩到设定要求；