燃料电池堆组件及组装方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及燃料电池堆组件，以及组装燃料电池堆组件的方法。
【背景技术】
[0002]常规的电化学燃料电池将燃料和氧化剂，通常都是以气体流的形式，转换为电能和反应产物。用于使氢和氧发生反应的常见电化学燃料电池类型包含高分子离子(质子)渗透膜，燃料和空气越过所述膜的相应面。质子(也就是说氢离子)传导穿过所述膜，由传导穿过连接燃料电池的阳极和阴极的电路的电子平衡。为了提升可用电压，可能形成一个堆，其包括数个布置有单独的阳极和阴极流体流道的此类膜。这样一个堆通常呈区块的形式，其包括大量在堆的两个末端通过端板固持在一起的个别燃料电池板。
【发明内容】
[0003]根据本发明的第一方面，提供一种燃料电池堆组件，其包括:
[0004]第一封装构件，其包括第一端板和两个从第一端板横向延伸的侧壁；
[0005]第二封装构件，其包括第二端板；
[0006]一个或多个燃料电池，其位于第一端板和第二端板之间；以及
[0007]两个锁定构件，其被配置来与第一封装构件和第二封装构件的相应侧壁啮合，以将第一端板和第二端板保持在固定的相对位置，
[0008]其中第一封装构件的侧壁各自被配置来:
[0009]与第二封装构件啮合，以对一个或多个燃料电池提供压缩力，以及
[0010]在平行于一个或多个燃料电池的平面的方向上接纳相应锁定构件。
[0011]锁定构件可各自包括多个啮合区。所述多个啮合区可被配置来以不同量隔开第一封装构件和第二封装构件的相应端板。这样能够允许对照所需尺寸将一个或多个燃料电池组装到所需负载。
[0012]啮合区可包括具有不同厚度的锁定构件的区。锁定构件可包括台阶式轮廓。啮合区可能包括台阶式轮廓中的不同台阶。
[0013]第一封装构件的侧壁可被配置来在与第二封装构件在相应的锁定构建上施加的第二力相反的方向上，在相应锁定构件上施加第一力。
[0014]第一力和第二力的方向可横向/正交于一个或多个燃料电池的平面。
[0015]可在锁定构件上的第一位置处将第一力施加在每个锁定构件上，第一位置可不同于第二力被施加的第二位置。第一位置可在平行于一个或多个燃料电池的平面的方向上从第二位置隔开。因此，剪切力可被称为施加在锁定构件上。
[0016]锁定构件可各自包括啮合部分和处理部分。啮合部分可横向于处理部分。
[0017]第一封装构件的侧壁可被配置来在正交于侧壁平面的方向上接纳锁定构件。
[0018]锁定构件可各自包括一个或多个销，其被配置来与第一封装构件和第二封装构件的相应侧壁中的一个或多个开口啮合。
[0019]锁定构件可各自包括C形夹。
[0020]第一封装构件的侧壁可被配置来在平行于侧壁平面的方向上接纳锁定构件。锁定构件可各自包括，其被配置来与和第一封装构件和第二封装构件的相应侧壁相关联的保持构件啮合。
[0021]第二封装构件可包括两个侧壁，其从第二端板横向延伸。两个锁定构件可被配置来与第二封装构件的相应侧壁啮合。第二封装构件侧壁中的一个或者两个都可在第一封装构件的侧壁内，在第一封装构件的侧壁外或者与第一封装构件的侧壁共面。第一封装构件的侧壁可平行于第二封装构件的侧壁。
[0022]第一端板和第二端板可各自限定邻近一个或多个燃料电池并与之有压缩关系的压缩表面。第一端板和/或第二端板可包括限定所述压缩表面的预制部件。所述预制部件可配置有预定曲率，使得当预制部件不在负载下时，压缩表面为凸表面，而在施加所述负载以维持燃料电池处于压缩下之后，预制部件的弯曲可导致压缩表面变为大致平坦的表面。
[0023]第一端板和/或第二端板可包括用于将流体(其可能为液体或气体)传送到燃料电池或从燃料电池传送流体的口。
[0024]燃料电池堆组件可还包括外壳，其内部成形为用于为以下各项中的至少一个提供组装引导:第一封装构件；第二封装构件；以及一个或多个燃料电池。
[0025]所述外壳可包括两个用来接纳相应锁定构件的孔口。
[0026]根据本发明的进一步方面，提供一种组装燃料电池堆组件的方法，所述燃料电池堆组件包括:
[0027]第一封装构件，其包括第一端板和两个从第一端板横向延伸的侧壁；
[0028]第二封装构件，其包括第二端板；
[0029]一个或多个燃料电池；和
[0030]两个锁定构件，
[0031]所述方法包括:
[0032]将一个或多个燃料电池定位在第一端板和第二端板之间；
[0033]施加外部负载，以使第一封装构件的第一端板和第二封装构件的第二端板朝彼此偏置，从而压缩一个或多个燃料电池；
[0034]使两个锁定构件在平行于一个或多个燃料电池的平面的方向上与第一封装构件和第二封装构件的相应侧壁啮合；以及
[0035]释放外部负载，从而提供燃料电池堆组件，其在一个或多个燃料电池上施加压缩力，并将第一端板和第二端板保持在固定的相对位置。
【附图说明】
[0036]现仅以实例方式，参考附图给出描述，其中:
[0037]图1a示出燃料电池组件，其中第二封装构件位于第一封装构件上方并准备与其啮合；
[0038]图1b示出图1a的燃料电池组件，其中第二封装构件已被外力向下移动；
[0039]图1c示出图1b的燃料电池组件，其中第二封装构件已被外力进一步向下移动；
[0040]图1d示出图1c的燃料电池组件，其中锁定构件与第一和第二封装构件啮合；
[0041]图1e示出图1d的燃料电池组件的另一个视图；
[0042]图1f示出图1a的燃料电池组件的第一封装构件的侧壁的端视图；
[0043]图2示出沿其长度具有可变厚度的锁定构件；
[0044]图3示出与图1d中所说明的燃料电池组件类似的燃料电池组件的分解图；
[0045]图4a示出用于组装燃料电池堆的工具；
[0046]图4b示出用于固持锁定构件的替代载体；
[0047]图5a示出处于基本不压缩条件下的燃料电池组件；
[0048]图5b示出处于压力下的图5a的燃料电池组件；
[0049]图5c示出2000N外部负载下的图5b中的燃料电池组件；
[0050]图5d示出移除了外部负载后的图5c的燃料电池组件；
[0051]图6a示出替代燃料电池堆组件的分解透视图，其中第二封装构件具有侧壁；
[0052]图6b示出图6a的燃料电池堆组件组装好时的透视图；
[0053]图7a示出其中提供保持构件的替代燃料电池堆组件的分解透视图；
[0054]图7b示出图7a的燃料电池堆组件组装好时的透视图；
[0055]图7c示出用来与图7a和图7b的燃料电池堆组件一起使用的替代锁定构件；
[0056]图8a示出具有锁定构件的另一个燃料电池堆组件的横截面，所述锁定构件具有共轴啮合和处理部分；
[0057]图Sb示出具有锁定构件的另一个燃料电池堆组件的横截面，所述锁定构件具有多个啮合部分；
[0058]图9a示出具有多个啮合部分的锁定构件；
[0059]图9b示出用于接纳图9a的锁定构件的燃料电池堆组件的侧视图；
[0060]图10示出具有不同侧壁配置的另一个燃料电池堆组件的横截面；
[0061]图11示出具有不同侧壁配置的又一燃料电池堆组件的横截面；以及
[0062]图12示出组装燃料电池堆组件的方法。
【具体实施方式】
[0063]图1a到图1e示出燃料电池堆组件100的各个视图，燃料电池堆组件100包括第一封装构件102和第二封装构件104，所述第一封装构件102和所述第二封装构件104被配置成彼此啮合，以对位于两个封装构件102和104之间的一个或多个燃料电池(未在图1中示出)施加压缩力。
[0064]第一封装构件102包括第一端板106和两个侧壁108，侧壁108从第一端板106且在第一端板106的相对端处横向延伸。第二封装构件104包括第二端板105。
[0065]在一些实例中，第一端板106和/或第二端板105可具有一个或多个口，流体可穿过所述口传送到燃料电池或从燃料电池传送。这种流体可例如为燃料、空气或冷却剂。
[0066]如图lc、图1d和图1e所示，燃料电池组件100还包括两个锁定构件110。每个锁定构件110啮合第一封装构件102的侧壁108中的一个和第二