一種用于燃料電池的組裝裝置及其組裝工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于燃料電池的組裝裝置及其組裝工
-H-
O
【背景技術(shù)】
[0002]燃料電池是通過(guò)電催化反應(yīng)將氧化劑和還原劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的裝置，是一種高效、安全、清潔、靈活的新型發(fā)電技術(shù)。其中的質(zhì)子交換膜燃料電池因其具有效率高、能量密度大、反應(yīng)溫度低、無(wú)噪音、無(wú)污染等顯著優(yōu)點(diǎn)而在地面發(fā)電站、電動(dòng)車和便攜式電源等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。燃料電池內(nèi)部主要由質(zhì)子交換膜、電化學(xué)反應(yīng)催化劑、擴(kuò)散層和雙極板組成。當(dāng)燃料電池工作時(shí)，其內(nèi)部發(fā)生下述反應(yīng)過(guò)程:反應(yīng)氣體在擴(kuò)散層內(nèi)擴(kuò)散，當(dāng)反應(yīng)氣體到達(dá)催化層時(shí)，在催化層內(nèi)被催化劑吸附并發(fā)生電催化反應(yīng)；陽(yáng)極反應(yīng)生成的質(zhì)子通過(guò)質(zhì)子交換膜內(nèi)傳遞到陰極側(cè)，同氧分子反應(yīng)結(jié)合成水，電子經(jīng)外電路到達(dá)陰極，同時(shí)放出熱量。電極反應(yīng)為:
[0003]陽(yáng)極(負(fù)極):H2— 2H++2e
[0004]陰極(正極):l/202+2H++2e— H20
[0005]電池反應(yīng):Η2+1/202— H20
[0006]一般質(zhì)子交換膜燃料電池堆由石墨板(12)、膜電極、前后端板(11)、電極板組成，石墨板(12)表面涂有密封膠來(lái)實(shí)現(xiàn)密封，在電堆初次安裝時(shí)，將所有的零件疊放在一起，然后利用裝置施加一定壓力，讓膜電極表面的擴(kuò)散層被壓縮，從而使石墨板(12)流道更靠近膜電極的催化層，以提高化學(xué)反應(yīng)性能。
[0007]在電堆初次壓緊的時(shí)候，一般不會(huì)直接將電堆壓縮到膜電極擴(kuò)散層的最佳厚度，因?yàn)槭?12)表面的密封膠有一定彈性極限。
[0008]在電堆第一次壓緊后，需要進(jìn)行活化，活化時(shí)電堆溫度在60?65°C，活化完畢后等待電堆溫度降至25?30°C，此時(shí)，石墨板(12)表面密封膠軟化，再次緊固電堆到膜電極擴(kuò)散層的最佳厚度。
[0009]所以一般質(zhì)子交換膜燃料電池堆有2次緊固，批量生產(chǎn)燃料電池時(shí)，都會(huì)為燃料電池安裝和緊固加工專用的設(shè)備，但是在數(shù)量少，或者處于研發(fā)階段時(shí)，生產(chǎn)專用的設(shè)備成本較高，當(dāng)電堆結(jié)構(gòu)需要變更時(shí)，往往設(shè)備也需要調(diào)整，再次增加了成本。
[0010]專利號(hào):200580023038.X所述設(shè)備構(gòu)造復(fù)雜，適合批量化生產(chǎn)的產(chǎn)品所使用，不適合研發(fā)型的產(chǎn)品，由于研發(fā)型產(chǎn)品有很多不確定性，經(jīng)常需要變更產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，所以需要一種低成本，使用簡(jiǎn)便的電堆緊固方式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的在于提供一種操作簡(jiǎn)便靈活，成本低且便于電堆主體的緊固的組裝裝置及其組裝工藝。
[0012]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0013]一種用于燃料電池的組裝裝置，包括便于該燃料電池的電堆主體進(jìn)行電堆活化處理的第一夾具、便于將活化處理后的電堆主體進(jìn)行壓縮的第二夾具、以及用于壓縮后的電堆主體緊固的第三夾具，所述第二夾具上設(shè)置有便于第一夾具和第三夾具拆卸的通道；
[0014]當(dāng)所述第二夾具與所述電堆主體相配后，所述第一夾具從所述通道內(nèi)拆出；
[0015]當(dāng)所述第三夾具與所述電堆主體相配后，所述第二夾具從所述通道內(nèi)拆出。
[0016]其中，所述電堆主體由后端板、石墨板、膜電極組合體以及前端板依次疊加組合而成，所述后端板和石墨板之間設(shè)置有正電極，所述前端板與所述膜電極組合體之間設(shè)置有負(fù)電極。
[0017]其中，所述第一夾具包括分別與所述后端板和所述前端板上的固定槽相配合的后卡箍和前卡箍，所述后卡箍和前卡箍分別呈C形設(shè)置且兩端緊固。
[0018]其中，所述第二夾具包括分別夾設(shè)在所述電堆主體兩側(cè)的后夾板和前夾板，以及用于所述后夾板和前夾板上下兩端分別鎖緊的螺栓和螺母。
[0019]其中，所述后夾板和前夾板上分別貫穿設(shè)置有所述通道，所述通道設(shè)置為長(zhǎng)槽。
[0020]其中，所述第三夾具包括用于穿過(guò)所述長(zhǎng)槽與所述后端板和所述前端板上的固定槽相配合的四邊形卡箍，所述四邊形卡箍的一側(cè)壁上開設(shè)有端口，所述端口的兩側(cè)壁通過(guò)螺絲緊固。
[0021]一種如上述所述一種用于燃料電池的組裝裝置的組裝工藝，包含以下步驟:
[0022]S1.將所述第一夾具與組裝后的電堆主體的固定槽相配合并緊固，然后對(duì)裝配有第一夾具的電堆主體進(jìn)行活化處理；
[0023]S2.取出活化處理后的電堆主體，并與所述第二夾具緊固；
[0024]S3.將裝配有所述第二夾具的電堆主體上的第一夾具拆除；
[0025]S4.將第三夾具與步驟4中的電堆主體緊固，并拆下所述第二夾具，完成電堆主體的裝配。
[0026]其中，所述第二夾具安裝時(shí)，所述電堆主體的內(nèi)部溫度設(shè)置為20度至35度。
[0027]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明包括便于該燃料電池的電堆主體進(jìn)行電堆活化處理的第一夾具、便于將活化處理后的電堆主體進(jìn)行壓縮的第二夾具、以及用于壓縮后的電堆主體緊固的第三夾具，所述第二夾具上設(shè)置有便于第一夾具和第三夾具拆卸的通道；當(dāng)所述第二夾具與所述電堆主體相配后，所述第一夾具從所述通道內(nèi)拆出；當(dāng)所述第三夾具與所述電堆主體相配后，所述第二夾具從所述通道內(nèi)拆出。本發(fā)明操作簡(jiǎn)便靈活，成本低且便于電堆主體的緊固。
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1是本發(fā)明電堆主體與第一夾具的裝配分解圖。
[0029]圖2是圖1中電堆主體與第一夾具的裝配圖。
[0030]圖3是圖2中的電堆主體與第二夾具的裝配分解圖。
[0031]圖4是圖3中第一夾具拆除時(shí)的裝配分解圖。
[0032]圖5是第三夾具與圖4中的電堆主體的裝配分解圖。
[0033]圖6是第三夾具與圖5中的電堆主體的裝配圖。
[0034]圖7是圖6中第二夾具拆除后的裝配圖。
[0035]圖8本發(fā)明的組裝工藝流程。
[0036]圖中:1.電堆主體、11.后端板、12.石墨板、13.膜電極組合體、14.前端板、15.正電極、16.負(fù)電極、17.固定槽、2.第一夾具、21.后卡箍、22.前卡箍、3.第二夾具、31.后夾板、32.前夾板、33.螺栓、34.螺母、35.長(zhǎng)槽、4.第三夾具。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖并通過(guò)【具體實(shí)施方式】來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0038]如圖1至圖