氢燃料电池电堆结构的制作方法

1.本发明涉及一种氢燃料电池电堆结构。


背景技术：

2.现有燃料电池电堆普遍采用多个螺杆的方式进行固定，通过将多个单电池置于阳极端板和阴极端板之间，并在阳极端板和阴极端板的边缘四周设置螺杆，以使螺杆的一端连接阳极端板，同时使螺杆的另一端连接阴极端板，从而实现将多个单电池固定在一起，完成燃料电池电堆的组装成型。但是现有燃料电池电堆采用的是树脂端板，存在着受力不均衡，进而影响燃料电池电堆的性能的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种受力均匀、性能好、寿命长的氢燃料电池电堆结构。
4.实现本发明目的的技术方案是：氢燃料电池电堆结构，包括外壳，设置在外壳内的燃料电池堆，分别固定在外壳的上下两端的上端板和下端板，穿设固定在上端板和下端板上的多根螺杆，以及固定在下端板底部并分别连通燃料电池堆的进气孔和排气排水孔的进气接头和排气排水接头；所述燃料电池堆包括依次交错堆叠设置的双极板和膜电极；所述上端板和下端板均为合金板。
5.进一步地，所述外壳包括两块平行设置的侧板以及连接两块侧板的背板；所述背板上设有通风孔。
6.进一步地，所述通风孔外侧固定有风扇。
7.进一步地，所述通风孔和风扇均设有两个。
8.进一步地，所述双极板为风冷型石墨双极板。
9.进一步地，所述螺杆在燃料电池堆的前后两侧各设置三根。
10.进一步地，所述上端板和下端板均通过螺丝与外壳固定连接。
11.进一步地，所述外壳、上端板和下端板均采用模压成型。
12.进一步地，所述双极板包括相互密封贴合的阴极板和阳极板；所述阴极板和阳极板的外侧面上分别设有阴极密封垫和阳极密封垫。
13.进一步地，所述阴极板的外侧面的两端各设有一个第一环形沟槽，两个第一环形沟槽分别环绕进气孔和排气排水孔设置；所述阳极板的外侧面上设有第二环形沟槽，第二环形沟槽沿阳极板的外侧面边缘设置；所述第一环形沟槽和第二环形沟槽分别用于安装阴极密封垫和阳极密封垫。
14.进一步地，所述膜电极包括依次设置的阴极炭纸、带催化剂层的质子交换膜(ccm)及阳极炭纸。
15.进一步地，所述阳极炭纸与阴极炭纸厚度相同但大小尺寸不同。
16.采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：(1)本发明的上端板和下端板均为合金板，相比树脂端板，受力更加均衡，大大提高了电堆性能与寿命；同时本发明结构
布局合理，自身体积小、结构紧凑。
17.(2)本发明的外壳包括两块平行设置的侧板以及连接两块侧板的背板，使外壳的整体性更好，结构更加稳定，进一步提高电堆性能。
18.(3)本发明的通风孔外侧固定有风扇，能够加速空气流动，散热效果更好。
19.(4)本发明的通风孔和风扇均设有两个，能够使空气的流动效果更好。
20.(5)本发明的上端板和下端板均通过螺丝与外壳固定连接，安装、拆卸方便，便于维护。
21.(6)本发明的外壳、上端板和下端板均采用模压成型，生产制造成本低，生产效率高，产品一致性高。
22.(7)本发明的阴极板和阳极板的外侧面上分别设有阴极密封垫和阳极密封垫，能够保障氢气侧气场的气密性及防止氢气与空气发送互窜，同时对电堆的结构的紧凑提供了强有力的支撑。
23.(8)本发明的阳极炭纸与阴极炭纸厚度相同但大小尺寸不同，能够保障受力均衡、密封性好，还能够防止短路。
附图说明
24.为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
25.图1为本发明的结构示意图。
26.图2为本发明的阴极板的外侧面的结构示意图。
27.图3为本发明的阳极板的外侧面的结构示意图。
28.图4为本发明的膜电极的结构示意图。
29.图5为图4的a处放大图。
30.附图中的标号为：
31.外壳1、燃料电池堆2、双极板21、阴极板211、第一环形沟槽213、第二环形沟槽214、阳极板212、膜电极22、阴极炭纸221、带催化剂层的质子交换膜222、阳极炭纸223上端板3、下端板4、螺杆5、进气接头6、排气排水接头7、风扇8。
具体实施方式
32.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
33.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
34.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
36.在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
37.在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
38.(实施例1)
39.见图1，本实施例的氢燃料电池电堆结构，布局合理，自身体积小、结构紧凑，包括外壳1，设置在外壳1内的燃料电池堆2，分别固定在外壳1的上下两端的上端板3和下端板4，穿设固定在上端板3和下端板4上的多根螺杆5，以及固定在下端板4底部并分别连通燃料电池堆2的进气孔和排气排水孔的进气接头6和排气排水接头7。
40.外壳1的横截面呈“凵”形，包括两块平行设置的侧板以及连接两块侧板的背板，使外壳的整体性更好，结构更加稳定。背板上设有通风孔，通风孔外侧固定有风扇8，风扇8能够加速空气流动，散热效果更好。为了使空气流动效果更好，通风孔和风扇8均设设置两个。
41.燃料电池堆2包括依次交错堆叠设置的双极板21和膜电极22。双极板21为风冷型石墨双极板。螺杆5在燃料电池堆2的前后两侧各设置三根。
42.为了方便维护，上端板3、下端板4和风扇8均通过螺丝与外壳1固定连接。上端板3和下端板4均为合金板，如具有较高热强性和抗氧化性、同时还具有抗腐蚀性的15crmo合金板，又比如铝合金板等等。合金板相比树脂端板，受力更加均衡，大大提高了电堆性能与寿命。
43.外壳1、上端板3和下端板4均采用模压成型，生产制造成本低，生产效率高，产品一致性高。
44.见图2和图3，双极板21包括相互密封贴合的阴极板211和阳极板212，阴极板和阳极板的外侧面上分别设有阴极密封垫和阳极密封垫。具体来说：阴极板211的外侧面的两端各设有一个第一环形沟槽213，两个第一环形沟槽213分别环绕进气孔和排气排水孔设置。阳极板212的外侧面上设有第二环形沟槽214，第二环形沟槽214沿阳极板的外侧面边缘设置。第一环形沟槽213和第二环形沟槽214分别用于安装阴极密封垫和阳极密封垫。阴极密封垫和阳极密封垫的主要目的是保障氢气侧气场的气密性及防止氢气与空气发送互窜，同时对电堆2的结构的紧凑提供了强有力的支撑。阴极密封垫和阳极密封垫的形成方式包括但不限于模压、点胶机一体化注射成型工艺。
45.见图4和图5，膜电极22包括依次设置的阴极炭纸221、带催化剂层的质子交换膜222(ccm)及阳极炭纸223。阴极炭纸221与阳极炭纸223的厚度相同但大小尺寸不同，其目的
是保障受力均衡、密封性好，以及防止短路。
46.(实施例2)
47.本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：进气接头6和排气排水接头7均设置在上端板3上。
48.以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。