燃料電池堆組件及組裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及燃料電池堆組件，以及組裝燃料電池堆組件的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]常規(guī)的電化學(xué)燃料電池將燃料和氧化劑，通常都是以氣體流的形式，轉(zhuǎn)換為電能和反應(yīng)產(chǎn)物。用于使氫和氧發(fā)生反應(yīng)的常見電化學(xué)燃料電池類型包含高分子離子(質(zhì)子)滲透膜，燃料和空氣越過所述膜的相應(yīng)面。質(zhì)子(也就是說氫離子)傳導(dǎo)穿過所述膜，由傳導(dǎo)穿過連接燃料電池的陽極和陰極的電路的電子平衡。為了提升可用電壓，可能形成一個堆，其包括數(shù)個布置有單獨(dú)的陽極和陰極流體流道的此類膜。這樣一個堆通常呈區(qū)塊的形式，其包括大量在堆的兩個末端通過端板固持在一起的個別燃料電池板。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種燃料電池堆組件，其包括:
[0004]第一封裝構(gòu)件，其包括第一端板和兩個從第一端板橫向延伸的側(cè)壁；
[0005]第二封裝構(gòu)件，其包括第二端板；
[0006]一個或多個燃料電池，其位于第一端板和第二端板之間；以及
[0007]兩個鎖定構(gòu)件，其被配置來與第一封裝構(gòu)件和第二封裝構(gòu)件的相應(yīng)側(cè)壁嚙合，以將第一端板和第二端板保持在固定的相對位置，
[0008]其中第一封裝構(gòu)件的側(cè)壁各自被配置來:
[0009]與第二封裝構(gòu)件嚙合，以對一個或多個燃料電池提供壓縮力，以及
[0010]在平行于一個或多個燃料電池的平面的方向上接納相應(yīng)鎖定構(gòu)件。
[0011]鎖定構(gòu)件可各自包括多個嚙合區(qū)。所述多個嚙合區(qū)可被配置來以不同量隔開第一封裝構(gòu)件和第二封裝構(gòu)件的相應(yīng)端板。這樣能夠允許對照所需尺寸將一個或多個燃料電池組裝到所需負(fù)載。
[0012]嚙合區(qū)可包括具有不同厚度的鎖定構(gòu)件的區(qū)。鎖定構(gòu)件可包括臺階式輪廓。嚙合區(qū)可能包括臺階式輪廓中的不同臺階。
[0013]第一封裝構(gòu)件的側(cè)壁可被配置來在與第二封裝構(gòu)件在相應(yīng)的鎖定構(gòu)建上施加的第二力相反的方向上，在相應(yīng)鎖定構(gòu)件上施加第一力。
[0014]第一力和第二力的方向可橫向/正交于一個或多個燃料電池的平面。
[0015]可在鎖定構(gòu)件上的第一位置處將第一力施加在每個鎖定構(gòu)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個或多個燃料電池的平面的方向上從第二位置隔開。因此，剪切力可被稱為施加在鎖定構(gòu)件上。
[0016]鎖定構(gòu)件可各自包括嚙合部分和處理部分。嚙合部分可橫向于處理部分。
[0017]第一封裝構(gòu)件的側(cè)壁可被配置來在正交于側(cè)壁平面的方向上接納鎖定構(gòu)件。
[0018]鎖定構(gòu)件可各自包括一個或多個銷，其被配置來與第一封裝構(gòu)件和第二封裝構(gòu)件的相應(yīng)側(cè)壁中的一個或多個開口嚙合。
[0019]鎖定構(gòu)件可各自包括C形夾。
[0020]第一封裝構(gòu)件的側(cè)壁可被配置來在平行于側(cè)壁平面的方向上接納鎖定構(gòu)件。鎖定構(gòu)件可各自包括，其被配置來與和第一封裝構(gòu)件和第二封裝構(gòu)件的相應(yīng)側(cè)壁相關(guān)聯(lián)的保持構(gòu)件嚙合。
[0021]第二封裝構(gòu)件可包括兩個側(cè)壁，其從第二端板橫向延伸。兩個鎖定構(gòu)件可被配置來與第二封裝構(gòu)件的相應(yīng)側(cè)壁嚙合。第二封裝構(gòu)件側(cè)壁中的一個或者兩個都可在第一封裝構(gòu)件的側(cè)壁內(nèi)，在第一封裝構(gòu)件的側(cè)壁外或者與第一封裝構(gòu)件的側(cè)壁共面。第一封裝構(gòu)件的側(cè)壁可平行于第二封裝構(gòu)件的側(cè)壁。
[0022]第一端板和第二端板可各自限定鄰近一個或多個燃料電池并與之有壓縮關(guān)系的壓縮表面。第一端板和/或第二端板可包括限定所述壓縮表面的預(yù)制部件。所述預(yù)制部件可配置有預(yù)定曲率，使得當(dāng)預(yù)制部件不在負(fù)載下時，壓縮表面為凸表面，而在施加所述負(fù)載以維持燃料電池處于壓縮下之后，預(yù)制部件的彎曲可導(dǎo)致壓縮表面變?yōu)榇笾缕教沟谋砻妗?br>[0023]第一端板和/或第二端板可包括用于將流體(其可能為液體或氣體)傳送到燃料電池或從燃料電池傳送流體的口。
[0024]燃料電池堆組件可還包括外殼，其內(nèi)部成形為用于為以下各項中的至少一個提供組裝引導(dǎo):第一封裝構(gòu)件；第二封裝構(gòu)件；以及一個或多個燃料電池。
[0025]所述外殼可包括兩個用來接納相應(yīng)鎖定構(gòu)件的孔口。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步方面，提供一種組裝燃料電池堆組件的方法，所述燃料電池堆組件包括:
[0027]第一封裝構(gòu)件，其包括第一端板和兩個從第一端板橫向延伸的側(cè)壁；
[0028]第二封裝構(gòu)件，其包括第二端板；
[0029]一個或多個燃料電池；和
[0030]兩個鎖定構(gòu)件，
[0031]所述方法包括:
[0032]將一個或多個燃料電池定位在第一端板和第二端板之間；
[0033]施加外部負(fù)載，以使第一封裝構(gòu)件的第一端板和第二封裝構(gòu)件的第二端板朝彼此偏置，從而壓縮一個或多個燃料電池；
[0034]使兩個鎖定構(gòu)件在平行于一個或多個燃料電池的平面的方向上與第一封裝構(gòu)件和第二封裝構(gòu)件的相應(yīng)側(cè)壁嚙合；以及
[0035]釋放外部負(fù)載，從而提供燃料電池堆組件，其在一個或多個燃料電池上施加壓縮力，并將第一端板和第二端板保持在固定的相對位置。
【附圖說明】
[0036]現(xiàn)僅以實例方式，參考附圖給出描述，其中:
[0037]圖1a示出燃料電池組件，其中第二封裝構(gòu)件位于第一封裝構(gòu)件上方并準(zhǔn)備與其嚙合；
[0038]圖1b示出圖1a的燃料電池組件，其中第二封裝構(gòu)件已被外力向下移動；
[0039]圖1c示出圖1b的燃料電池組件，其中第二封裝構(gòu)件已被外力進(jìn)一步向下移動；
[0040]圖1d示出圖1c的燃料電池組件，其中鎖定構(gòu)件與第一和第二封裝構(gòu)件嚙合；
[0041]圖1e示出圖1d的燃料電池組件的另一個視圖；
[0042]圖1f示出圖1a的燃料電池組件的第一封裝構(gòu)件的側(cè)壁的端視圖；
[0043]圖2示出沿其長度具有可變厚度的鎖定構(gòu)件；
[0044]圖3示出與圖1d中所說明的燃料電池組件類似的燃料電池組件的分解圖；
[0045]圖4a示出用于組裝燃料電池堆的工具；
[0046]圖4b示出用于固持鎖定構(gòu)件的替代載體；
[0047]圖5a示出處于基本不壓縮條件下的燃料電池組件；
[0048]圖5b示出處于壓力下的圖5a的燃料電池組件；
[0049]圖5c示出2000N外部負(fù)載下的圖5b中的燃料電池組件；
[0050]圖5d示出移除了外部負(fù)載后的圖5c的燃料電池組件；
[0051]圖6a示出替代燃料電池堆組件的分解透視圖，其中第二封裝構(gòu)件具有側(cè)壁；
[0052]圖6b示出圖6a的燃料電池堆組件組裝好時的透視圖；
[0053]圖7a示出其中提供保持構(gòu)件的替代燃料電池堆組件的分解透視圖；
[0054]圖7b示出圖7a的燃料電池堆組件組裝好時的透視圖；
[0055]圖7c示出用來與圖7a和圖7b的燃料電池堆組件一起使用的替代鎖定構(gòu)件；
[0056]圖8a示出具有鎖定構(gòu)件的另一個燃料電池堆組件的橫截面，所述鎖定構(gòu)件具有共軸嚙合和處理部分；
[0057]圖Sb示出具有鎖定構(gòu)件的另一個燃料電池堆組件的橫截面，所述鎖定構(gòu)件具有多個嚙合部分；
[0058]圖9a示出具有多個嚙合部分的鎖定構(gòu)件；
[0059]圖9b示出用于接納圖9a的鎖定構(gòu)件的燃料電池堆組件的側(cè)視圖；
[0060]圖10示出具有不同側(cè)壁配置的另一個燃料電池堆組件的橫截面；
[0061]圖11示出具有不同側(cè)壁配置的又一燃料電池堆組件的橫截面；以及
[0062]圖12示出組裝燃料電池堆組件的方法。
【具體實施方式】
[0063]圖1a到圖1e示出燃料電池堆組件100的各個視圖，燃料電池堆組件100包括第一封裝構(gòu)件102和第二封裝構(gòu)件104，所述第一封裝構(gòu)件102和所述第二封裝構(gòu)件104被配置成彼此嚙合，以對位于兩個封裝構(gòu)件102和104之間的一個或多個燃料電池(未在圖1中示出)施加壓縮力。
[0064]第一封裝構(gòu)件102包括第一端板106和兩個側(cè)壁108，側(cè)壁108從第一端板106且在第一端板106的相對端處橫向延伸。第二封裝構(gòu)件104包括第二端板105。
[0065]在一些實例中，第一端板106和/或第二端板105可具有一個或多個口，流體可穿過所述口傳送到燃料電池或從燃料電池傳送。這種流體可例如為燃料、空氣或冷卻劑。
[0066]如圖lc、圖1d和圖1e所示，燃料電池組件100還包括兩個鎖定構(gòu)件110。每個鎖定構(gòu)件110嚙合第一封裝構(gòu)件102的側(cè)壁108中的一個和第二