[实用新型]一种燃料电池电堆的装堆压机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种燃料电池电堆的装堆压机，具体地讲是涉及一种质子交换膜燃料电池电堆组装的换位式装堆压机。

背景技术

燃料电池是由电池内发生燃料燃烧反应而将化学能转换为电能的装置，分为磷酸型(PAFC，phosphate fuel cell)、熔融碳酸盐型(MCFC，melt carbonate fuel cell)、固态氧化物型(SOFC，solid oxide fuel cell)与质子交换膜型(PEMFC，protonexchange membrane fuelcell)等几个种类。其中质子交换膜燃料电池(PEMFC)可在低温的环境下操作，并使用固态电解质，能应用在需要可移动性能源的产业上，例如汽车产业与电子3C产业，是目前所有燃料电池种类中最热门的一种。质子交换膜燃料电池的核心元件是电堆，一般来说，质子交换膜燃料电池电堆由前后压板、前后绝缘板、前后采电板、多片膜电极以及多组双极板机械的堆叠并借助螺栓连接在一起。而质子交换膜燃料电池在电堆的组装方面问题比较突出，首先，电堆组装时拉杆拉力的大小直接影响电堆内部接触电阻的值，从而影响电池性能；另外，质子交换膜燃料电池双极板目前以石墨材料为主，石墨易碎，给电堆组装增加了相当的困难。

传统的组装技术，即在电池压板的四周穿有数条螺栓，直接用扭矩扳手将螺栓上紧，这种方法仅适用于单电池数量少、体积小、功率小的燃料电池，而由几十片或上百片单电池组成的、大体积、大功率的燃料电池则先使用压机直接施加一个垂直压力，而后上紧压板四周的螺栓，这种方法极易使气体导流板或膜电极受力不匀而损坏，而且，每一片单电池及其密封件厚度都存在加工公差，随着电池组功率的增加，单电池数量的增多，电池组高度不断增加，这种公差不断累积，在对电池组施加垂直压力时，电池组会产生微小的扭曲，这种扭曲影响电池组的装配和整个电池的性能。

实用新型内容

本实用新型提供了一种燃料电池电堆的装堆压机，具有操作简单、电堆内部受力均匀、装堆平整规则、压力容易控制等优点，提高了电堆装配的效率和整个电池的性能。

本实用新型采用如下技术解决方案：

一种燃料电池电堆的装堆压机，包括压堆气缸、U型工作台、换位支撑系统，U型工作台与换位支撑系统铰接连接；U型工作台由压堆工作台、装堆工作台、压堆气缸底座组成，压堆气缸通过压堆气缸底座设置于U型工作台上。

所述压堆气缸的活塞杆端部安装有万向接头，装堆工作台上有装堆垫块，电堆可置于万向接头和装堆垫块之间。万向接头可自动调节与电堆的接触面，使电堆在装堆和压堆过程中受力均匀，最终上下平行一致。电堆装入万向接头和装堆垫块之间后，预先给予电堆一定的压力，以使U型工作台换位到水平位置时，电堆各片之间因该预压力及其内部摩擦力的作用而不会产生相对位移。

所述压堆气缸的顶部设置有限位器，可以预先设定极限压力，有效地避免电堆因受到过大的压力而损坏。

所述换位支撑系统包括支撑座、水平垫块、垂直垫块、换位气缸、压机底座，U型工作台与支撑座铰接连接，通过换位气缸的伸缩垂直架设于垂直垫块上或水平架设于水平垫块上。在垂直方向装堆后，通过换位气缸的收缩将U型工作台水平架设于水平垫块上，然后将压堆气缸卸压，从而使每片单元结构受重力作用与压堆工作台接触后，排列整齐，然后压堆气缸重新给予电堆压力，直至设定所需压力，解决了垂直压堆时因电堆结构的公差积累在受力时电池组产生微小扭曲问题。

本实用新型提供的燃料电池电堆的装堆压机，操作简单，通过设置换位支撑系统，先垂直装堆，再水平整理装堆和压堆，使得因电堆结构的公差积累在受力时电池组产生微小扭曲问题得到解决，装堆平整规则；通过设置万向接头使电堆在装堆和压堆过程中受力均匀，最终上下平行一致；设置限位器能够有效地避免电堆因受到过大的压力而损坏，从而提高了电堆装配的效率和整个电池的性能。

附图说明

图1是本实用新型的垂直装堆工位的结构示意图；

图2是本实用新型的水平压堆工位的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

一种燃料电池电堆的装堆压机，如图1和图2所示，包括压堆气缸2、U型工作台12、换位支撑系统，U型工作台12与换位支撑系统铰接连接；U型工作台12由压堆工作台3、装堆工作台7、压堆气缸底座13组成，压堆气缸2通过压堆气缸底座13设置于上U型工作台12。