[发明专利]一种燃料电池电堆及其装配方法

说明书

本发明公开了一种燃料电池电堆及其装配方法，其中燃料电池电堆包括下端板、上端板以及设于两者之间的集流板、双极板、密封垫和膜电极组件；所述下端板和上端板上对应设有多个限位孔，所述限位孔至少分布在下端板和上端板的相邻长边和窄边上，且每边的数量至少为两个；所述集流板、双极板和膜电极组件上设有与限位孔相对应的多个限位槽；还包括限位杆和螺栓组件，所述限位杆与限位孔、限位槽配合实现电堆装配定位，所述螺栓组件对装配后的电堆进行压紧。该电堆能够实现无需装配台进行装配，组装方便快捷，便于柔性生产及售后维修，且能够实现端板设计不受装配台和双极板等零部件尺寸限制，端板设计具有更大的灵活性。

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，具体涉及一种自带定位的燃料电池电堆及其装配方法。

背景技术

燃料电池电堆主要由端板、绝缘板、集流板、双极板、密封垫、膜电极组件、紧固螺栓组成；其中双极板、密封垫、膜电极组件的数量重复越多，对应的燃料电池电堆功率越大，三者的数量也就越多。在装配过程中，需要保证所有的零件整齐归一的堆叠起来，然后进行压紧并锁紧；零件数量越多，对堆叠的要求越高。

现有的电堆装配主要依托专用的装配台进行装配。装配台主要由底板、限位挡板等组成，限位挡板通过螺栓等固定连接到底板上，至少在相邻的两面都设置限位挡板，确保电堆零部件的长边和窄边都能同时依靠，然后依次堆叠电堆的零部件。如专利CN201510839778.6中所述，装配前组装好装配用工装，包括底板固定板、限位部件、固定框，然后将电堆零部件依次放进去进行装配；装配完成后在拆解装配工装。

现有技术中的电堆在装配过程中都需要借助装配台，而装配台成本高，组装要求也非常高，组装耗时较长，同时一个装配台只能装一个类型的电堆，不利于多工位同时工作和柔性生产，离开装配台无法进行装配，不利于售后维修；由于借助装配台进行装配，电堆的端板与双极板在长边和窄边上都设计有尺寸相同的区域，用于装配过程中依靠在装配台的限位挡板上，使端板的设计受到装配台和双极板等零部件尺寸的限制。

发明内容

本发明目的在于：针对现有技术中的电堆在组装时必须依赖装配台，而装配台成本高，组装耗时长，不利于柔性生产及售后维修，且使端板的设计受到装配台和双极板等零部件尺寸限制的问题，提供一种燃料电池电堆及其装配方法，该电堆能够实现无需装配台进行装配，组装方便快捷，便于柔性生产及售后维修，且能够实现端板设计不受装配台和双极板等零部件尺寸限制。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种燃料电池电堆，包括下端板、上端板以及设于两者之间的集流板、双极板、密封垫和膜电极组件；所述下端板和上端板上对应设有多个限位孔，所述限位孔至少分布在下端板和上端板的相邻长边和窄边上，且每边的数量至少为两个；所述集流板、双极板和膜电极组件上设有与限位孔相对应的多个限位槽；还包括限位杆和螺栓组件，所述限位杆与限位孔、限位槽配合实现电堆装配定位，所述螺栓组件对装配后的电堆进行压紧。

本发明通过在下端板和上端板上对应设置多个限位孔，所述限位孔至少分布在下端板和上端板的相邻长边和窄边上，且每边的数量至少为两个；并在集流板、双极板和膜电极组件上设置与限位孔相对应的多个限位槽；装配时通过限位杆与限位孔、限位槽配合实现电堆零件定位，并采用螺栓组件对装配后的电堆进行压紧；该电堆通过在各零部件上设计限位孔或限位槽，并设置少量的限位杆，从而实现可无需依赖装配台进行装配，组装方便快捷，装配成本较低，且便于柔性生产及售后维修，同时能够实现端板设计不受装配台和双极板等零部件尺寸限制，端板设计具有更大的灵活性。

作为本发明的优选方案，所述限位杆为圆柱体，所述限位槽为与限位杆适配的半圆槽。通过采用圆柱体限位杆以及半圆形限位槽，从而在电堆装配时实现对集流板、双极板和膜电极组件的定位。

作为本发明的优选方案，所述限位槽的圆心位于集流板、双极板和膜电极组件对应的长边或窄边的边线上。在装配集流板、双极板和膜电极组件时，便于限位槽卡在限位杆上实现定位。