專(zhuān)利名稱(chēng)：燃料電池電堆的封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種質(zhì)子交換膜燃料電池，尤其涉及一種質(zhì)子交換膜燃料電池電堆的封裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
當(dāng)今全球能源緊張，油價(jià)高漲，尋找新能源作為化石燃料的替代品是當(dāng)務(wù)之急。燃料電池被認(rèn)為是繼水力、火力和原子能發(fā)電后的第四代發(fā)電技術(shù)，它通過(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，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(chē)和便攜式電源等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。當(dāng)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)用作車(chē)、船等運(yùn)載工具的動(dòng)力系統(tǒng)時(shí)，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)又叫做燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)用作燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，對(duì)周?chē)氖褂铆h(huán)境要求比較高，燃料電池在工作過(guò)程中，尤其是在室外工作環(huán)境，會(huì)有大量的灰塵或水侵蝕電堆，這些灰塵或水一旦進(jìn)入電堆，則將導(dǎo)致電堆漏電、漏氫，甚至使電堆遭到致命性的破壞，另外在汽車(chē)使用環(huán)境下，震動(dòng)也會(huì)對(duì)電堆本身造成極大的影響。為此燃料電池堆需要進(jìn)行模塊化集成封裝，達(dá)到作為一種符合特定場(chǎng)合用途的一體化設(shè)計(jì)的防水防塵、抗震、絕緣、隔熱、氫氣泄露保護(hù)以及美觀的產(chǎn)品要求。中國(guó)專(zhuān)利號(hào)為99219220.X的實(shí)用新型專(zhuān)利提到現(xiàn)有的兩種燃料電池壓裝方式——內(nèi)穿螺栓壓裝方式和外置螺栓壓裝方式，這兩種壓裝方式存在明顯的缺陷，如內(nèi)穿螺栓壓裝由于需在導(dǎo)流板、碳紙及膜上打孔而減少了材料的有效電化學(xué)面積，使電池的體積比功率降低，而外置螺栓壓裝容易引起單電池在壓裝螺栓的垂直方向上發(fā)生位移。針對(duì)上述兩種燃料電池壓裝方式缺點(diǎn)設(shè)計(jì)了一種整體封裝的外殼，增加了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，可在各種強(qiáng)震動(dòng)、沖擊環(huán)境下工作。但是沒(méi)有考慮到封裝外殼的防水防塵以及電絕緣設(shè)計(jì)。中國(guó)專(zhuān)利號(hào)為200520047310. 5的實(shí)用新型專(zhuān)利針對(duì)普通燃料電池堆發(fā)電系統(tǒng)零部件集成度不夠，太雜、太多，缺少人性化考慮，直接將去點(diǎn)插座，操作開(kāi)關(guān)，安全指示燈等直接設(shè)計(jì)在殼體上，人性化、產(chǎn)品化、便攜式的設(shè)計(jì)?？諝膺^(guò)濾網(wǎng)直接封貼于側(cè)板內(nèi)側(cè)，起到一定的散熱，防水防塵作用。但是忽略了電堆封裝外殼的電絕緣問(wèn)題，并且沒(méi)有考慮到車(chē)用情況下的抗震問(wèn)題。中國(guó)專(zhuān)利號(hào)為200710172354. 4的發(fā)明專(zhuān)利和專(zhuān)利號(hào)為200420019588. 7的實(shí)用新型專(zhuān)利都提到了一種大型集成式燃料電池堆的封裝與固定，主要為承受較重的燃料電池堆，具有結(jié)構(gòu)牢固、不易變形、維修及拆卸方便等優(yōu)點(diǎn)。但是沒(méi)有專(zhuān)門(mén)在防水防塵和電絕緣方面進(jìn)行設(shè)計(jì)封裝。中國(guó)專(zhuān)利號(hào)為200510026006. 7的發(fā)明專(zhuān)利和專(zhuān)利號(hào)為200510026005. 2的發(fā)明專(zhuān)
利提到一種燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的封裝裝置，可有效的防塵防水防漏電，并能夠及時(shí)檢測(cè)氫氣濃度并作出排氫處理，從而有效防止因氫氣管路破裂而溢出氫氣造成的爆炸。該裝置在裝置架上設(shè)排風(fēng)口、通風(fēng)口，排風(fēng)口向外延伸一排風(fēng)管，在該排風(fēng)管上設(shè)有排風(fēng)扇，通風(fēng)口向外延伸一通風(fēng)管，在該通風(fēng)管上設(shè)有鼓風(fēng)機(jī)。這種封裝裝置雖然能起到防水防塵、漏氫安全保護(hù)等功能，但是排風(fēng)扇、鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)作需要額外的消耗功率，通風(fēng)管上設(shè)有過(guò)濾設(shè)備，雨水極易損壞。中國(guó)專(zhuān)利號(hào)為201010153563. 6的發(fā)明專(zhuān)利和專(zhuān)利號(hào)為201020168188. 8的實(shí)用新型專(zhuān)利雖然達(dá)到了“一體化設(shè)計(jì)的防水防塵、抗震、絕緣、隔熱、氫氣泄露保護(hù)等所有的特定要求”，但是零部件較多，重量較重，裝配步驟也較繁瑣，電堆封裝完，體積也偏大。對(duì)于上述各種燃料電池電堆模塊封裝方式在“美觀、裝配方便性，零部件精簡(jiǎn)程度，空間節(jié)省程度、成本、重量、不方便搬運(yùn)等方面還缺乏優(yōu)化”。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要提供一種燃料電池電堆的封裝結(jié)構(gòu)，該封裝結(jié)構(gòu)零部件少、裝配方便、體積小、重量輕、成本低，并且能夠?qū)崿F(xiàn)電堆的防水、防塵、一體化的電堆封裝。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種燃料電池電堆的封裝結(jié)構(gòu)，包括電堆，左、右半式外殼，電堆前、后端板，左、右半式外殼上、下接插處分別設(shè)有對(duì)插接觸槽，左、右半式外殼封裝在電堆的左、右兩側(cè)，并通過(guò)其上的對(duì)插接觸槽對(duì)插連接成一體，左、右半式外殼與電堆前、后端板分別通過(guò)螺釘固定連接。左、右半式外殼上、下對(duì)插接觸槽內(nèi)放置密封條。電堆前、后端板與電堆之間分別放置端板密封條。電堆前后安裝有方便搬運(yùn)的手柄，且手柄直接安裝在電堆螺桿上。電堆下面裝有方便安裝于其他設(shè)備上的固定腳。每個(gè)電堆螺桿上裝有防水防塵密封片。本發(fā)明的有益效果是
1、采用兩半式外殼對(duì)插的封裝方式
a)美觀性增強(qiáng)
利用黃金分割原理，將外殼設(shè)計(jì)為左右兩半，
b)方便裝配
只需將兩半外殼對(duì)插，且外殼無(wú)裝配方向的要求，零部件精簡(jiǎn)外殼的左右兩半尺寸是相同的，體積減小外殼貼緊端板固定，縮小了體積；
c)降低成本
因兩半外殼尺寸相同，只需開(kāi)一副模具，造型簡(jiǎn)單，加工方便；
d)重量減輕；
2、兩半式外殼對(duì)插接觸部分表面有貼密封條，實(shí)現(xiàn)防水防塵，
3、端板上有密封條，實(shí)現(xiàn)防水防塵；
4、電堆前后安裝了手柄，方便搬運(yùn)，手柄直接安裝在電堆螺桿上，實(shí)現(xiàn)一體化連接，手柄可拆卸，
5、直接利用電堆前后端板作為封裝結(jié)構(gòu)的一部分，省去了傳統(tǒng)使用的前后封裝蓋板；
6、電堆裝有固定腳，方便安裝于其他設(shè)備上，
7、每個(gè)螺桿上裝有防水防塵密封片。


圖1是外殼裝配立體分解圖；圖2是外殼以黃金比例I示意圖3是外殼對(duì)插接觸部分表面貼密封條立體示意圖；圖4是端板上貼密封條立體示意圖；圖5是安裝手柄立體分解示意圖；圖6是螺絲安裝于端板密封條外側(cè)示意圖；圖7是圖8中S處的局部放大圖；圖8是電堆固定腳立體示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1至圖8所示，一種燃料電池電堆的封裝結(jié)構(gòu)，包括電堆5，左、右半式外殼1，2，電堆前、后端板3，4，螺釘6，密封條9，端板密封條10，固定腳8，手柄7，防水防塵密封片寸。左、右半式外殼1，2上、下接插處分別設(shè)有對(duì)插接觸槽，左、右半式外殼1，2封裝在電堆5的左、右兩側(cè)，并通過(guò)其上的對(duì)插接觸槽對(duì)插連接成一體，左、右半式外殼1，2與電堆前、后端板3，4分別通過(guò)螺釘6固定連接。左、右半式外殼1，2上、下對(duì)插接觸槽內(nèi)放置密封條9。電堆前、后端板3，4與電堆5之間放置端板密封條10。電堆5前后安裝有方便搬運(yùn)的手柄7，且手柄7直接安裝在電堆螺桿12上。電堆5下面裝有方便安裝于其他設(shè)備上的固定腳8。每個(gè)電堆螺桿12上裝有防水防塵密封片。本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)
(1)采用兩半式外殼對(duì)插的封裝方式
e)美觀性增強(qiáng)
利用黃金分割原理，將外殼設(shè)計(jì)為左右兩半，將左、右半式外殼1，2對(duì)插裝在電堆5上，并鎖上螺絲6，見(jiàn)圖2;
f)方便裝配
只需將兩左、右半式外殼1，2對(duì)插，且外殼無(wú)裝配方向的要求，見(jiàn)圖1 ；
g)零部件精簡(jiǎn)
左、右半式外殼1，2的兩半尺寸是相同的，
h)體積減小左、右半式外殼1，2貼緊電堆前、后端板3，4固定，縮小了體積；
i)降低成本
因兩半外殼尺寸相同，只需開(kāi)一副模具，造型簡(jiǎn)單，加工方便；j)重量減輕；
(2)左、右半式外殼1，2對(duì)插接觸部分表面有貼密封條9，實(shí)現(xiàn)防水防塵，見(jiàn)圖3:
(3)電堆前、后端板3，4上有端板密封條10，實(shí)現(xiàn)防水防塵，見(jiàn)圖4，
(4)電堆5前后安裝了手柄7，方便搬運(yùn)，手柄7直接安裝在電堆螺桿12上，實(shí)現(xiàn)一體化連接，手柄7可拆卸。安裝前后手柄7，用蓋型螺母11、平墊片13和彈簧墊片14固定，見(jiàn)圖5，(5)左、右半式外殼1，2與電堆前、后端板3，4的固定螺絲6在端板密封條10的外側(cè)，見(jiàn)圖6，7，
(6)直接利用電堆前、后端板3，4作為封裝結(jié)構(gòu)的一部分，省去了傳統(tǒng)使用的前后封裝蓋板；
(7)電堆5裝有固定腳8，方便安裝于其他設(shè)備上。安裝前后固定腳，用螺絲、平墊片和彈簧墊片固定，見(jiàn)圖8;
(8)每個(gè)電堆螺桿12上裝有防水防塵密封片。 綜上所述來(lái)實(shí)現(xiàn)電堆的防水、防塵、一體化的電堆封裝結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池電堆的封裝結(jié)構(gòu)，包括電堆(5)，左、右半式外殼(1，2)，電堆前、后端板(3，4)，其特征在于所述左、右半式外殼(1，2)上、下接插處分別設(shè)有對(duì)插接觸槽，左、右半式外殼(1，2)封裝在電堆(5)的左、右兩側(cè)，并通過(guò)其上的對(duì)插接觸槽對(duì)插連接成一體，左、右半式外殼(1，2)與電堆前、后端板(3，4)分別通過(guò)螺釘(6)固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池電堆的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述左、右半式外殼(1，2 )上、下對(duì)插接觸槽內(nèi)放置密封條(9 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池電堆的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述電堆前、后端板(3,4)邊框上放置端板密封條(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池電堆的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述電堆(5)前后安裝有方便搬運(yùn)的手柄(7 )，且手柄(7 )直接安裝在電堆螺桿(12 )上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池電堆的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述電堆(5)下面裝有方便安裝于其他設(shè)備上的固定腳(8 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃料電池電堆的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于所述每個(gè)電堆螺桿(12)上裝有防水防塵密封片。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種燃料電池電堆的封裝結(jié)構(gòu)，包括電堆，左、右半式外殼，電堆前、后端板，左、右半式外殼上、下接插處分別設(shè)有對(duì)插接觸槽，左、右半式外殼封裝在電堆的左、右兩側(cè)，并通過(guò)其上的對(duì)插接觸槽對(duì)插連接成一體，左、右半式外殼與電堆前、后端板分別通過(guò)螺釘固定連接。左、右半式外殼上、下對(duì)插接觸槽內(nèi)放置密封條。電堆前、后端板邊框上放置密封條。該封裝結(jié)構(gòu)外形美觀、零部件少、裝配方便、體積小、重量輕、成本低，并且能夠?qū)崿F(xiàn)電堆的防水、防塵、一體化的電堆封裝。
文檔編號(hào)H01M8/04GK102569853SQ20121000376
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月9日
發(fā)明者張超, 徐麟, 沈軍, 陳凌云, 陶少龍, 顧榮鑫 申請(qǐng)人:昆山弗爾賽能源有限公司