[发明专利]燃料电池堆压缩的系统和方法

说明书

提供了一种电化学电池堆组件。该组件具有电化学电池堆和压缩系统，该压缩系统将电化学电池堆保持在压缩状态。压缩系统具有位于电化学电池堆的相对端的第一端板和第二端板。压缩系统具有联接至第一端板和第二端板的一组张紧构件，该张紧构件在第一端板和第二端板之间保持固定的距离。压缩系统具有设置在第二端板和电化学电池堆之间的压缩板。压缩系统具有与压缩板接触的压缩构件，其中，压缩构件被构造成将力传递至压缩板。压缩系统具有紧固至第二板的锁紧螺母。锁紧螺母保证压缩构件和压缩板相对于第二端板的位置。

技术领域

本申请要求2017年7月24日提交的美国临时申请62/536,157号的权益，其通过整体引用并入本申请。

本公开涉及压缩的系统和方法，并且更具体地，涉及用于燃料电池堆压缩的系统和方法。

背景技术

诸如燃料电池或电解池的电化学电池是可用于从化学反应中产生电流的装置或可用于使用电流流动引起化学反应的装置。燃料电池可将燃料(例如氢、天然气、甲醇、汽油等)和氧化剂(例如空气或氧气)的化学能转化为电和废弃产物(例如热和水)。燃料电池可包括第一电极(例如带负电的阳极)、第二电极(例如带正电的阴极)和离子导电材料(例如电解质)。不同的燃料电池技术可利用不同的电解质材料。

单个电池通常可产生相对小的电势。因此，为了增加总输出电压，通常可将单个电池堆在一起(例如串联)以形成燃料电池或电化学电池堆。电化学电池堆内单个电池的数量可取决于应用以及该应用所需要的电化学电池堆的输出电压量。堆叠中的电化学电池可以被压缩系统压缩并保持。用于压缩电化学堆的一些现有压缩系统使用拉杆、带和/或弹簧来将一个或多个压缩力施加到电化学电池堆。尽管现有的压缩系统提供了用于将电化学堆保持在压缩状态的机构，但是它们并不是最佳的。例如，这些现有系统可能过于复杂、沉重和昂贵。利用现有系统压缩堆的过程通常很长且很复杂。另外，由现有压缩系统施加的压缩力并不总是均匀地施加在整个堆上，这会影响接触电阻、电传导以及电池堆内气体扩散层的孔隙率、微孔层的孔隙率、电池的膜的孔隙率、以及其他组件。因此，不均匀施加的压缩力可能会影响电池堆的整体性能。

发明内容

本申请所公开的燃料电池堆压缩的系统和方法旨在克服上述问题中的一个或多个和/或现有技术的其他问题。

一方面，本申请涉及一种压缩电化学电池堆的方法。该方法可包括将电化学电池堆放置在第一端板上，并将压缩板放置在电化学电池堆上与第一端板相对的一端。该方法还可包括将一个或多个压缩构件布置在压缩板上。该方法可进一步包括将第二端板定位在压缩板上，使得一个或多个压缩构件与第二端板上的一个或多个开口对准。该方法还可包括通过一个或多个压缩构件向压缩板施加力，其中力压缩电化学电池堆。该方法可进一步包括将一个或多个张紧构件附接至第一端板和第二端板，其中，该张紧构件被构造成在第一端板和第二端板之间保持固定的距离。该方法还可包括将一个或多个锁紧螺母紧固至第二端板，其中，锁紧螺母被构造成保证一个或多个压缩构件和压缩板相对于第二端板的位置。

另一方面，本申请涉及一种电化学电池堆组件。该组件可包括电化学电池堆和构造成将电化学电池堆保持在压缩状态的压缩系统。压缩系统可包括第一端板和第二端板以及一组张紧构件，第一端板和第二端板位于电化学电池堆的相对端，一组张紧构件联接至第一端板和第二端板，并构造成在第一端板和第二端板之间保持固定的距离。压缩系统还可包括设置在第二端板和电化学电池堆之间的压缩板。压缩系统还可包括与压缩板接触的压缩构件，其中，压缩构件被构造成将力传递到压缩板。压缩系统还可包括紧固至第二板的锁紧螺母，其中，锁紧螺母保证压缩构件和压缩板相对于第二端板的位置。