CN117352800B - 一种均匀紧固型堆叠电堆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种均匀紧固型堆叠电堆，涉及电堆器件设计制造技术领域，包括两个护板以及位于两个护板之间的两个极板，还包括：堆叠电堆结构，所述堆叠电堆结构设置于两个极板之间；所述堆叠电堆结构至少包括五个流场板，且每两个相邻所述流场板之间皆设置有绝缘垫片。本发明的特色之处为通过扭矩扳手将固定螺丝固定后，可将每两个相邻流场板之间的扭力值调成一致，从而保证了每两个相邻流场板之间的压紧程度保持一致，进而使得每两个相邻流场板之间的密封性得到了有效保障，避免了电堆中部物料泄漏的可能。此种固定方式，对于流场板数量越多的电堆而言，其密封性能提升效果越发明显，使得电堆整体在使用时安全性得到了显著提升。

Description

一种均匀紧固型堆叠电堆

技术领域

本发明涉及电堆器件设计制造技术领域，具体为一种均匀紧固型堆叠电堆及其定制装置。

背景技术

随着可再生电能源成本的不断降低，堆叠电堆系统被逐渐广泛应用于多种场景，例如用于氢氧、甲醇(酸)燃料电池，水分解制氢、二氧化碳还原、氮气/氮氧化物还原电解池等领域。而堆叠电堆中流场板之间的密封性非常重要，如果密封不严产生物料泄漏，将导致电堆效率的大大降低，同时易燃易爆物料的泄露可导致着火爆炸等安全问题。

市场上现有的电堆产品都是整体进行固定密封，然而在整体固定密封时，只有接近最外面护板的流场板紧固度可以达到密封要求，越靠近电堆中心处紧固度越小，且流场板数量越多，该种紧固度的差异越大，使得越靠近中心处的流场板之间的密封效果难以得到保障，一旦产生泄漏则会带来不可逆的损失以及巨大的安全隐患，严重限制了堆叠电堆技术在各个领域的安全应用。业内也有通过减小流场板厚度来解决上述问题，但都不能根本解决或保证每块板之间的压紧力一致。因此，仍需对其进行改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种均匀紧固型堆叠电堆及其定制装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供的一种均匀紧固型堆叠电堆，适用于氢氧、甲醇(酸)燃料电池，水分解制氢、二氧化碳还原、氮气/氮氧化物还原电解池等众多研究领域，应用广泛适应性强，其包括两个护板以及位于两个护板之间的两个极板，还包括：

堆叠电堆结构，所述堆叠电堆结构设置于两个极板之间；所述堆叠电堆结构至少包括五个流场板，且每两个相邻所述流场板之间皆设置有绝缘垫片，五个所述流场板分别为A流场板、B流场板、C流场板、D流场板以及E流场板；所述护板与极板接触面之间以及极板与堆叠电堆结构接触面之间皆设置有绝缘垫片；

以及整体锁紧结构，用于使护板、极板以及堆叠电堆结构之间相互紧密贴附；

其中，所述A流场板和E流场板上皆开设有四个固定孔，所述B流场板、C流场板和D流场板上皆开设有八个固定孔，每个流场板中的四个固定孔内皆设置有固定螺丝；每两个相邻所述流场板上的固定螺丝在同一竖直面上具有相互不重叠的投影。

优选的，所述整体锁紧结构包括开设于护板、极板、绝缘垫片以及流场板上的安装孔，还包括用于贯穿安装孔的安装螺丝和螺母。

优选的，所述护板、极板、绝缘垫片和流场板上皆开设有导向孔，且导向孔内设置有导向杆。

优选的，所述绝缘垫片上还开设有八个孔洞，且绝缘垫片的材质为硅胶。

本发明提供的一种采用上述均匀紧固型堆叠电堆的定制装置，包括底板以及固定于底板顶部的两个支架板，两个所述支架板之间由上至下依次设置有下压组件、卡接组件、放置组件以及收纳箱；其中，所述卡接组件包括连接板，且连接板上开设有若干通孔以及槽口；所述连接板上放置有用于对流场板进行开孔的开孔组件。

优选的，所述开孔组件包括第一安装板、第二安装板以及用于固定第一安装板和第二安装板的竖直板，所述第二安装板的顶部设置有贯穿第二安装板的卡柱；所述第一安装板的底部设置有固定箱，且固定箱的内部开孔件。

优选的，所述下压组件包括固定于两个支架板之间的气缸以及与气缸输出端连接的下压板。

优选的，所述放置组件包括固定于两个支架板之间的固定框，且固定框的内侧壁上设置有若干滚珠，所述固定框的底部设置有承载架。

与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

1、本发明的特色之处为通过扭矩扳手将固定螺丝固定后，可将每两个相邻流场板之间的扭力值调成一致，从而保证了每两个相邻流场板之间的压紧程度保持一致，进而使得每两个相邻流场板之间的密封性得到了有效保障，避免了电堆中部物料泄漏的可能。此种固定方式，对于流场板数量越多的电堆而言，其密封性能提升效果越发明显，使得电堆整体在使用时安全性得到了显著提升，大大提高了电堆实际使用效果，拓宽了电堆实际应用范围。

2、通过不同开孔组件中卡柱的不同位置，能够实现对需要开孔物件所对应的开孔件进行快速更换，同时也便于使用者快速了解固定箱内是何种开孔件，进而有利于快速高效地完成电堆结构上各个零件的开孔，使用效果好。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

图1是本发明堆叠电堆的整体结构示意图；

图2是本发明堆叠电堆的爆炸图；

图3是本发明堆叠电堆的局部结构示意图；

图4是本发明堆叠电堆中绝缘垫片的结构示意图；

图5是本发明定制装置的整体结构示意图；

图6是本发明定制装置的正视图；

图7是本发明定制装置中放置组件和卡接组件的结构示意图；

图8是本发明定制装置中开孔组件的结构示意图；

图9是本发明定制装置中固定箱的内部结构示意图；

图中：

1、护板；2、极板；3、堆叠电堆结构；301、A流场板；302、B流场板；303、C流场板；304、D流场板；305、E流场板；4、绝缘垫片；5、安装螺丝；6、螺母；7、导向孔；8、导向杆；9、固定孔；10、固定螺丝；11、孔洞；12、安装孔；13、底板；14、支架板；15、下压组件；151、气缸；152、下压板；16、卡接组件；161、连接板；162、通孔；163、槽口；17、放置组件；171、固定框；172、承载架；173、滚珠；18、收纳箱；19、开孔组件；191、第一安装板；192、第二安装板；193、竖直板；194、卡柱；195、固定箱。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

请参阅图1-图4，一种均匀紧固型堆叠电堆，包括两个护板1以及位于两个护板1之间的两个极板2，还包括：

堆叠电堆结构3，所述堆叠电堆结构3设置于两个极板2之间；所述堆叠电堆结构3至少包括五个流场板，且每两个相邻所述流场板之间皆设置有绝缘垫片4，五个所述流场板分别为A流场板301、B流场板302、C流场板303、D流场板304以及E流场板305；所述护板1与极板2接触面之间以及极板2与堆叠电堆结构3接触面之间皆设置有绝缘垫片4；

以及整体锁紧结构，用于使护板1、极板2以及堆叠电堆结构3之间相互紧密贴附；

其中，所述A流场板301和E流场板305上皆开设有四个固定孔9，所述B流场板302、C流场板303和D流场板304上皆开设有八个固定孔9，每个流场板中的四个固定孔9内皆设置有固定螺丝10；每两个相邻所述流场板上的固定螺丝10在同一竖直面上具有相互不重叠的投影。

进一步地，所述整体锁紧结构包括开设于护板1、极板2、绝缘垫片4以及流场板上的安装孔12，还包括用于贯穿安装孔12的安装螺丝5和螺母6。

进一步地，所述护板1、极板2、绝缘垫片4和流场板上皆开设有导向孔7，且导向孔7内设置有导向杆8。

进一步地，所述绝缘垫片4上还开设有八个孔洞11，且绝缘垫片4的材质为硅胶，八个孔洞11用于供固定螺丝10贯穿，同时图中四个角的四个孔洞11与导向孔7之间连通，是为了方便生产，而在实际使用时，可连通可不连通，具体视生产厂家而定。

具体地，在使用时，先将导向杆8贯穿其中一个护板1上的导向孔7(可贯穿左侧护板1，如图2所示)，然后将极板2、绝缘垫片4以及堆叠电堆结构3按照图2中的顺序从左至右依次套在导向杆8上(按照各个零部件上的导向孔7进行贯穿)；

而在此之前，需要对堆叠电堆结构3进行组装，具体组装如下：

如图3所示，先在A流场板301与B流场板302之间放置一个绝缘垫片4，由于A流场板301上仅设置有四个固定孔9，而B流场板302上设置有八个固定孔9，通过A流场板301上的四个固定孔9与B流场板302上的四个对应的固定孔9之间用固定螺丝10进行固定，而后用扭矩扳手将四个固定螺丝10锁紧；然后再将B流场板302与C流场板303之间放置一个绝缘垫片4，同时再通过固定螺丝10和扭矩扳手将两个流场板之间固定，由于B流场板302上的四个固定孔9原先被A流场板301上的四个固定螺丝10所固定，使得其仅剩四个固定孔9可用，利用这四个固定孔9将B流场板302与C流场板303之间固定，同理C流场板303与D流场板304之间同样如此操作，这就使得每两个相邻流场板之间的固定螺丝10是相互交错的，即上述所说的每两个相邻所述流场板上的固定螺丝10在同一竖直面上具有相互不重叠的投影。

这样做的目的是，一方面，通过每两个相邻流场板之间固定螺丝10之间的相互交错，使得每两个相邻流场板之间能够进行有效固定，不会被固定螺丝10所影响；而另一方面，通过扭矩扳手将固定螺丝10固定后，使得每两个相邻流场板之间的扭力值可调成一致，这就保证了每两个相邻流场板之间的压紧程度保持一致，进而使得每两个相邻流场板之间的密封性得到了有效保障。而此种固定方式，对于数量越多的流场板而言，其密封效果越明显，使得电堆整体在使用时，安全性得到了显著提升，使用效果更好；

在将其两两固定后形成一整个堆叠电堆，再通过安装螺丝5和螺母6将护板1、极板2以及堆叠电堆结构3之间进行锁紧固定，使其构成整个电堆结构。

请参阅图5-图9，一种采用上述均匀紧固型堆叠电堆的定制装置，包括底板13以及固定于底板13顶部的两个支架板14，两个所述支架板14之间由上至下依次设置有下压组件15、卡接组件16、放置组件17以及收纳箱18；其中，所述卡接组件16包括连接板161，且连接板161上开设有若干通孔162以及槽口163；所述连接板161上放置有用于对流场板进行开孔的开孔组件19。

进一步地，所述开孔组件19包括第一安装板191、第二安装板192以及用于固定第一安装板191和第二安装板192的竖直板193，所述第二安装板192的顶部设置有贯穿第二安装板192的卡柱194；所述第一安装板191的底部设置有固定箱195，且固定箱195的内部开孔件。

进一步地，所述下压组件15包括固定于两个支架板14之间的气缸151以及与气缸151输出端连接的下压板152。

进一步地，所述放置组件17包括固定于两个支架板14之间的固定框171，且固定框171的内侧壁上设置有若干滚珠173，所述固定框171的底部设置有承载架172。

具体地，在使用时，通过将指定物件放置到固定框171的内部，利用固定框171内部的滚珠173对该物件进行夹紧，滚珠173的材质可设置为略微具有弹性的硅胶或橡胶材质，使得其对物件具有一定的缓冲保护效果；当然为了使得该物件定位效果更好，滚珠173亦可设置成硬质金属材质，包括但不限于具有磁性的硬质金属，以保证夹持效果；具体何种材质可视生产需求而定。

上述物件包括但不限于图中的流场板、绝缘垫片4、极板2；而具体使用指定物件后，可通过更换不同的开孔组件19对其进行开孔；开孔组件19中仅固定箱195内部的开孔件不同，其余结构相同；而固定箱195内部的开孔件包括但不限于电机、齿轮、钻头、螺纹孔等，此为现有的成熟技术，在图9中，装置箱内部的开孔件仅为示意结构，具体使用何种结构视开孔何种物件为准，例如：若对极板2进行开孔，可使用钻头，若对流场板上的固定孔9开孔，则需要使用螺纹攻等。

而进一步的，为了便于人们的使用，通过卡接组件16能够进行更换不同的开孔组件19。具体操作为：将竖直板193横向插入槽口163的内部并在其内部滑动，第一安装板191与第二安装板192之间的距离超过连接板161厚度的两倍，使得卡柱194移动时不受阻挡，而当滑动至最大限度后，利用卡柱194能够与通孔162相互卡合，完成开孔组件19安装于卡接组件16上，安装与拆卸都很快捷。

而如图7和图8所示，卡接组件16中的连接板161上开设有若干通孔162，该通孔162实际跟导向孔7和固定孔9一一对应，图中两种不同阴影的通孔162则表示两个流场板上相互错位的固定螺丝10的固定点，其与图8中的两种阴影卡柱194相互对应；以其中一个开孔组件19为例(最右侧)，该种开孔组件19上的卡柱194与固定箱195内部的开孔件相互对应，而该种开孔组件19上的卡柱194只与导向孔7相互对应，这就使得当该种开孔后组件安装到连接板161上后，通过该开孔组件19上的卡柱194位置，则可以知道此时固定箱195内是何种开孔件对何种物件进行开孔，有利于快速高效地完成电堆结构上各个零件的开孔，进而便于对指定流场板的快速加工，使用效果好。

在开孔组件19安装到连接板161上后，通过气缸151带动下压板152下压则可以实现开孔组件19以及卡接组件16下降(连接板161侧边与支架板14侧边之间通过滑槽滑块的方式上下滑动，且滑槽内设置有弹簧等弹性件)，进而使得开孔组件19中的开孔件对放置组件17中物件的开孔；同时，根据图6可以看到，两个支架板14相对侧上皆设置有摄像头，摄像头照射方向朝向放置组件17，以便于在开孔时帮助人们通过摄像头进行监控，进一步提升开孔效果。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种均匀紧固型堆叠电堆，包括两个护板(1)以及位于两个护板(1)之间的两个极板(2)，其特征在于，还包括：

堆叠电堆结构(3)，所述堆叠电堆结构(3)设置于两个极板(2)之间；所述堆叠电堆结构(3)至少包括五个流场板，且每两个相邻所述流场板之间皆设置有绝缘垫片(4)，五个所述流场板分别为A流场板(301)、B流场板(302)、C流场板(303)、D流场板(304)以及E流场板(305)；所述护板(1)与极板(2)接触面之间以及极板(2)与堆叠电堆结构(3)接触面之间皆设置有绝缘垫片(4)；

以及整体锁紧结构，用于使护板(1)、极板(2)以及堆叠电堆结构(3)之间相互紧密贴附；

其中，所述A流场板(301)和E流场板(305)上皆开设有四个固定孔(9)，所述B流场板(302)、C流场板(303)和D流场板(304)上皆开设有八个固定孔(9)，每个流场板中的四个固定孔(9)内皆设置有固定螺丝(10)；每两个相邻所述流场板上的固定螺丝(10)在同一竖直面上具有相互不重叠的投影。

2.根据权利要求1所述的均匀紧固型堆叠电堆，其特征在于：所述整体锁紧结构包括开设于护板(1)、极板(2)、绝缘垫片(4)以及流场板上的安装孔(12)，还包括用于贯穿安装孔(12)的安装螺丝(5)和螺母(6)。

3.根据权利要求1所述的均匀紧固型堆叠电堆，其特征在于：所述护板(1)、极板(2)、绝缘垫片(4)和流场板上皆开设有导向孔(7)，且导向孔(7)内设置有导向杆(8)。

4.根据权利要求1所述的均匀紧固型堆叠电堆，其特征在于：所述绝缘垫片(4)上还开设有八个孔洞(11)，且绝缘垫片(4)的材质为硅胶。