[实用新型]一种高集成度金属板燃料电池电堆

说明书

技术领域

本实用新型属于燃料电池技术领域，尤其涉及膜燃料电池电堆。

背景技术

当前燃料电池电堆通常在多节单池堆叠后，通过两侧端板对电堆施压。施压方法大体分为两类：一类是在电堆外围使用螺杆紧固，一类是通过捆绑带紧固。

螺杆式的缺陷在于：1）增大了电堆截面积，进而增大了电堆体积，降低了体积比功率；2）多个螺杆需要分别加力，致使组装过程繁琐，而且难以保证螺杆间力的一致性，导致电堆受力不均；3）螺杆裸露在电堆外围，处于电安全、产品美观、电堆保护等因素考虑还需要进一步处理，产品化程度较低。

捆绑式的缺陷在于：1）考虑空气、燃料和冷却剂进出口及电流输出正、负极、巡检出口等的干涉问题，捆绑带的宽度难以保证，易发生形变导致实际组装力低于设计值；2）捆绑带增厚则会导致电堆组装操作困难，组装力的精度难以保证；3）捆绑带倒角处易与端板摩擦造成组装力无法有效传递到电堆本体、弹簧等随动补偿的可实现性受到影响。

中国专利CN2388714Y公开了一种整体封装型质子交换膜燃料电池的结构。该专利涉及的质子交换膜燃料电池电堆，采取整体封装结构，包括端盖（类似端板）、盒形件（四周封装一体围成盒状）、电堆

及紧固装置组成。但它存在着两大不足之处：

该专利涉及电堆内部没有组装力下降的补偿措施，会在电堆高温操作、低温启动及长时间运行后部件自身衰变时，电堆组装力发生剧烈变化，随时间而发生大幅度下降，导致各部件间接触状态变差内阻增加；导致电堆外漏及各腔串漏量增加，安全性降低，气体利用率降低；最终导致电堆结构设计失效，寿命缩短。

该专利涉及的盒形件是四周的封装板一体围成的，因此该结构在电堆组装和维修拆卸时将非常困难。在组装时，如果是先将电堆主体压缩的话，将无法绕过加压装置将四周封装的一体化盒形件套在电堆外部；如果先将盒形件套在电堆外部后再加压，则很难保证电堆部件在受压后不发生偏移，进而影响对正及绝缘。

实用新型内容

为克服现有技术中的缺陷，本实用新型提出如下技术方案：一种高集成度金属板燃料电池电堆，包括电堆主体以及紧固在该电堆主体两侧的各一块固定端板，它的特点是：在两块固定端板之中任一个与电堆主体之间设有浮动端板，这个浮动端板的侧面固定有弹簧。浮动端板侧面固定的弹簧的数量为16个。

采用了以上技术方案的高集成度金属板燃料电池电堆，可以达到以下技术效果：

电堆外尺寸固定，方便产品化应用和运输、拆装。

整个电堆集成度高，有助于提升电堆的体积比功率。

侧面封装板起紧固作用，总体截面积非常大而不易发生自身

形变，有利于维持电堆的总体组装力，并使组装力在电堆上均匀分布。

电堆内部通过弹簧补偿，利于在电堆的组装力发生变化时，使电堆内部的实际组装力更接近设计组装力，同时也可以延缓电堆组装力的衰减。

电堆内部存在一块可自由浮动的端板，可确保电堆内部组装力的有效传递。

电堆的组装过程简捷方便，有利于提高生产效率。

附图说明

图1为本实用新型一种高集成度金属板燃料电池电堆的内部结构图

图2为图1中序号为4的部件即浮动端板的结构示意图

图3为本实用新型一种高集成度金属板燃料电池电堆电堆组装完成后外观图

图中：1、电堆主体.；2.固定端板ⅰ；3.固定端板ⅱ；4.浮动端板；5.弹簧。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步具体详细说明：

从图1可以看出，本实用新型一种高集成度金属板燃料电池电堆的内部结构包括电堆主体1，本案例中内装160节单池、2块集流板。电堆主体1的两侧最外面分别有一块固定端板2与3。电堆主体1与任一侧固定端板2或3之间间，设有一块浮动端板4。

图2表示出本案例中浮动端板4上排布有数量为16个的弹簧5。弹簧型号可以采用SWL40-40。

外面两块端板2和3与封装板固定，电堆四周的封装板由4个方向的平板拼接而成，封装板可采用0.2mm厚304不锈钢板。

电堆组装后，组装力由整个侧面的封装板提供；而在电堆内部的自由端板可以自由浮动。在不同电堆条件下，电堆内部组装力发生变化时，外部尺寸及外部端板的相对位置不发生改变；而在电堆内部，弹簧通过伸缩对组装力提供补偿，浮动端板随弹簧的变化而发生位置变化。