一种大功率电堆封装结构的制作方法

1.本实用新型涉及一种大功率电堆封装结构，属于燃料电池领域。


背景技术：

2.氢燃料电池具有效率高、可靠性高、无污染等诸多优势受到了广泛关注。燃料电池是由压板和紧固件将多个串联的单电池、集流板和绝缘板封装在一起。单电池是由双极板密封件和膜电极组成，为了使电池能够稳定安全的运行，各部件需要有一定的接触压力来保证电堆内部气体的工作压力且防止气体泄漏。
3.在燃料电池电堆运行过程中，受高低温环境的影响，电堆内各部件的热胀冷缩会使得电堆的压紧力发生变化，进而导致各部件发生形变，造成气体泄漏，影响电堆的使用安全和降低电堆的性能。通常情况下会在螺杆上使用弹垫、弹簧等具有回弹特性的材料防止电堆产生形变,但由于螺杆产生的力矩不一致使得上下压板等发生翘曲，导致电堆内部部件之间的接触应力分布不均，电堆性能降低，也会导致压板变形产生裂纹，从而导致电堆气体和冷却水泄露。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种大功率电堆封装结构，减少电堆在运行过程中上下压板发生翘曲变形，减少电堆的泄漏。
5.本实用新型采取的技术方案是，一种大功率电堆封装结构，包括两个压板(1)和设置于两个压板(1)之间发电单元，发电单元包括若干片状的单电池(2)，两个压板(1)之间的片状的单电池(2)层叠设置，两个压板(1)分别挤压发电单元的两端表面；两个压板(1)之间安装有对拉螺杆(3)，对拉螺杆(3)的两端分别穿过两个压板(1)并通过螺母与压板(1)固定；所述两个压板(1)远离发电单元的一端分别安装有弹性体，弹性体的中部挤压压板(1)远离发电单元一端；所述对拉螺杆(3)穿过弹性体并通过螺母与弹性体固定。
6.优化的，上述大功率电堆封装结构，对拉螺杆(3)为四根，四根对拉螺杆(3)分别设置与压板(1)的角部并与压板固定。
7.优化的，上述大功率电堆封装结构，弹性体的中部构建有弧形的凸起(41)，凸起(41)的弧形开口方向朝向远离发电单元的方向设置，凸起(41)的弧形顶端为抵触部(42)，凸起(41)的抵触部(42)贴合于压板(1)远离发电单元一端中部。。
8.优化的，上述大功率电堆封装结构，对拉螺杆(3)为八根，每两根对拉螺杆(3)构成一个拉杆组，四个拉杆组分别穿过压板(1)的四个角部并与压板(1)固定。
9.优化的，上述大功率电堆封装结构，弹性体包括抵触部(42)和四个固定块(43)，抵触部(42)贴合于压板(1)远离发电单元一端中部，四个固定块(43)分别于四个拉杆组对应设置，固定块(43)与抵触部(42)之间设置弹性支撑条(44)且弹性支撑条(44)的两端分别与固定块(43)、抵触部(42)固定。
10.优化的，上述大功率电堆封装结构，弹性体为一体成型的尼龙件或金属件。
11.优化的，上述大功率电堆封装结构，两个压板(1)安装的弹性体之间安装有两个对拉螺杆二(5)，对拉螺杆二(5)的两端分别穿过两个弹性体的抵触部(42)并通过螺母与抵触部(42)固定。
12.本技术的优点在于：
13.本技术的技术方案，减少电堆在运行过程中上下压板发生翘曲变形，将两个特殊形状的板材分别置于上下压板前后并用螺杆锁紧，可减少压板变形。
附图说明
14.图1为本技术的第一个实施例的结构示意图；
15.图2为图1的侧视图；
16.图3为本技术的第二个实施例的结构示意图；
17.图4为图3的侧视图。
具体实施方式
18.下面结合附图与具体实施例进一步阐述本实用新型的技术特点。
19.如图1所示，本实用新型为一种大功率电堆封装结构，本技术的电堆封装结构中的压板(1)以及单电池(2)组成的发电单元的结构与现有技术中的电堆结构相同，如申请号为cn202122421262.3的一种电堆封装结构与一种燃料电池堆中公开的电堆结构。本技术的电堆的基本结构包括两个压板(1)和两个压板(1)之间设置的发电单元，发电单元包括若干片状的单电池(2)，片状的单电池(2)呈层叠设置的形式。为了保证两个压板(1)对发电单元进行挤压，以使得发电单元的各个单电池之间具有一定的接触压力，本技术中将两个压板(1)通过对拉螺杆(3)拉紧，对拉螺杆(3)的两端分别穿过两个压板(1)并通过螺母与压板(1)固定。一般情况下，压板(1)为矩形板，为了保证拉紧力的均匀，至少需要设置四个对拉螺杆(3)，四个对拉螺杆(3)分别拉紧压板(1)的四角，使得压板(1)对发电单元具有较均匀的拉紧力。
20.在发电单元工作过程中会有热量产生，其热量会使得各个单电池(2)在温度升高时产生膨胀，从而使得发电单元整体膨胀，此过程如果持续时间过长，则单电池的各个部件会发生变形，造成气体泄漏，影响电堆的使用安全和降低电堆的性能。为了避免这种情况的出现，需要压板(1)对发电单元具有较好的抗变形能力，保持对发电单元的压力。虽然压板(1)具有对拉螺杆(3)进行拉紧，但是对拉螺杆(3)也仅能拉紧压板(1)的四角，由于小功率电堆的压板尺寸较小，在四角固定的情况下，其中部较难发生挠曲变形，所以通过对拉螺杆(3)拉紧四角即可以保证压板的中部不会发生较大的变形。但是大功率电堆的压板尺寸较大，且由于单电池(2)不能打孔，所以压板(1)额中部不能使用拉杆固定，在其仅有四角固定的情况下，中部受压后会发生较大的挠曲变形。并且为了降低电堆的重量并且方便加工，原有的合金金属压板被使用高分子材料注塑压板替代，高分子注塑压板虽然具有一定的强度，但是在大功率电堆中使用时，其中部受压后会发生较大的挠曲变形。
21.为了避免这种情况，本技术中在原有的电堆封装结构的两端分别安装一个弹性体，通过两个弹性体向电堆内部挤压压板(1)的中部，防止压板(1)中部向远离发电单元的方向凸起变形，保持压板(1)对发电单元的挤压力。
22.在本技术中，可以采用两种形式的弹性体对压板(1)进行挤压。
23.其中一个实施例中，将弹性体设置为中部构建有弧形的凸起(41)的板状，凸起(41)的弧形开口方向朝向远离发电单元的方向设置，凸起(41)的弧形顶端为抵触部(42)，凸起(41)的抵触部(42)贴合于压板(1)远离发电单元一端中部。对拉螺杆(3)的端部穿过弹性体的角部后，通过螺母与弹性体的角部固定。
24.此实施例中，弹性体的板状角部与压板(1)的角部之间设置一定的间隔，凸起(41)的抵触部(42)与压板(1)的中部接触，在压板(1)中部收到来自发电单元膨胀后的压力后，压板(1)中部向外部凸起变形，通过抵触部(42)的限制减少压板(1)中部的变形，从而保持压板(1)中部对单电池(2)的挤压力，防止单电池在受热膨胀后发生变形，降低气体泄漏的可能性。
25.弹性体可以采用尼龙注塑件，也可以采用金属件，两种材料可以根据实际需要进行选择。
26.为了减少两个弹性体的抵触部(42)在受压力后的变形幅度，此实施例中设置两个对拉螺杆二(5)，对拉螺杆二(5)的两端分别穿过两个弹性体的抵触部(42)并通过螺母与抵触部(42)固定，通过对拉螺杆二(5)的限制，减少抵触部(42)在受压力后的变形幅度。
27.另一个实施例中，将弹性体设置为包括抵触部(42)和四个固定块(43)的x型，抵触部(42)贴合于压板(1)远离发电单元一端中部，四个固定块(43)分别与四个拉杆组对应设置。四个拉杆组分别穿过压板(1)的四个角部后，再分别穿过四个固定块(43)，四个固定块(43)的位置与压板(1)的四个角部配合设置并与压板(1)之间设置一定的间隔。每个固定块(43)分别通过一个弹性支撑条(44)与抵触部(42)固定连接，使得整个弹性体呈x型设置。
28.此实施例中，弹性体为一体成型的尼龙件或金属件，具体的选型可以根据实际需要选择。
29.此实施例中，每组拉杆组包括两根对拉螺杆(3)，单一对拉螺杆(3)对于固定块(43)的的固定牢固度不高，所以设置两根对拉螺杆(3)同时对一个固定块(43)进行固定。
30.当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本实用新型的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，都应属于本实用新型的保护范围。