本发明涉及燃料电池领域,尤其涉及一种燃料电池桁架式端板结构。
背景技术:
1、随着全球对环境保护和可持续发展的关注增加,燃料电池被视为一种环保、低排放的技术方案。各国政府和环保组织鼓励使用燃料电池,以减少温室气体排放和空气污染。燃料电池的反应副产品是水,几乎不产生二氧化碳和其他污染物,能够显著减少环境污染,且燃料电池作为一种高效的能源转化技术,可以利用氢气等可再生能源,帮助实现能源的多元化和可持续发展。
2、目前,对于燃料电池的装配方式,市面上通常用平面结构的端板来进行封装装配。且现有燃料电池为防止端板发生弯曲变形,大多采用平面结构端板与弧形加强板组合的方式以提高端板的刚度。在燃料电池的实际使用中,多个用于夹紧两个端板的紧固螺杆在端板的边缘上。在紧固螺杆的压力作用下,与端板抵接的堆芯在靠近端板的中间区域受到的压力较小,而靠近端板边缘的区域受到的压力较大。受力较小区域的双极板和膜电极之间接触压力偏小,会产生较大的接触电阻,并降低燃料电池电堆整体输出性能。受力较大的区域双极板和膜电极之间接触压力过大,对膜电极会产生不可逆机械损伤,导致端板失效并降低燃料电池电堆使用寿命。
3、因此,有必要提供一种能够有效地提升端板的刚度,且能够避免堆芯上压力分布不均匀的燃料电池桁架式端板结构。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种能够有效地提升端板的刚度,且能够避免堆芯上压力分布不均匀的燃料电池桁架式端板结构。
2、根据本申请的一方面,提供一种燃料电池桁架式端板结构,所述结构包括:
3、堆芯;
4、前端部,设有前端板和第一加强框架,所述前端部与所述堆芯抵接,所述前端板形成的表面为第一表面;
5、后端部,设有后端板和第二加强框架,所述后端部也与所述堆芯抵接,且位于所述堆芯背离所述前端部的一侧;
6、限位套,设于所述前端板和所述第一加强框架之间,且设于所述后端板和所述第二加强框架之间;
7、其中,所述前端板和后端板上分别一体形成有限位孔,通过所述限位套卡于所述限位孔内,所述前端板与所述第一加强框架相固定,且所述后端板与所述第二加强框架相固定,以分别在所述前端部和所述后端部形成桁架式结构。
8、更优地,所述结构还包括:
9、螺杆孔,一体贯穿形成于所述前端板、所述后端板、所述第一加强框架和所述第二加强框架;
10、紧固螺杆,沿平行于所述第一表面的方向观察,所述紧固螺杆依次穿入所述前端板、所述后端板、所述第一加强框架和所述第二加强框架上的所述螺杆孔;
11、螺母,位于所述紧固螺杆的两端;
12、其中,通过拧紧所述螺母,所述堆芯固定于所述前端部和所述后端部之间。
13、更优地,所述结构还包括:
14、螺纹孔,一体贯穿形成于所述第一加强框架和所述第二加强框架;
15、连接螺钉,沿平行于所述第一表面的方向观察,所述连接螺钉依次穿入所述螺纹孔和所述限位套;
16、其中,所述限位孔内有螺纹,通过旋转所述连接螺钉,且所述连接螺钉旋入所述限位孔,所述限位套完成固定。
17、更优地,所述前端部还包括:
18、凹槽,沿垂直于所述第一表面的方向观察,若干所述凹槽设于所述前端板的表面,且表面位于所述前端板背离所述堆芯的一侧;
19、其中,通过设有若干所述凹槽,增加了所述前端板的表面积,并提高了所述前端板的散热性。
20、更优地,所述堆芯设有单电池,若干所述单电池堆叠形成所述堆芯,所述单电池之间电连接。
21、更优地,所述单电池包括:
22、膜电极;
23、双极板,所述双极板与所述膜电极电连接;
24、其中,燃料电池运行时,在所述单电池之间,所述膜电极通过所述双极板传递电流到下一个单电池。
25、更优地,所述双极板设有阳极板和阴极板,沿平行于所述第一表面的方向观察,在一个所述单电池中,所述阳极板位于所述膜电极背离所述后端板的一侧,所述阴极板位于所述膜电极背离所述阳极板的一侧。
26、更优地,沿平行于所述第一表面的方向观察,所述前端板位于所述堆芯背离所述后端板的一侧,所述后端板位于所述堆芯背离所述前端板的一侧;
27、其中,所述堆芯通过所述前端板和所述后端板获得所述紧固螺杆产生的压力,所述堆芯中的所述阳极板、所述膜电极和所述阴极板之间紧密接触,确保良好的导电性和密封性。
28、更优地,沿平行于所述第一表面的方向观察,所述紧固螺杆之间相互平行,且所述紧固螺杆垂直于所述前端板。
29、更优地,沿平行于所述第一表面的方向观察,所述前端板与所述后端板相互平行。
30、本发明具有如下有益效果:
31、(1)通过在所述前端部和所述后端部形成桁架式结构,使得所述结构提升了所述前端板和所述后端板的刚度。通过限位套卡入限位孔并安装在端板和加强框架之间,所述结构防止所述限位套由外力引起的移动和变形,并提高了所述前端板和所述后端板的稳定性。
32、(2)通过拧紧所述螺母使所述前端部与所述后端部之间的所述紧固螺杆产生压力,并使所述前端部与所述后端部夹紧所述堆芯以形成一个整体,提高了燃料电池的整体刚度和稳定性。
33、(3)通过所述连接螺钉依次穿入所述螺纹孔和所述限位套,且旋转所述连接螺钉固定所述限位套,使得所述第一加强框架和所述第二加强框架分别为所述前端板和所述后端板提供额外的支撑,均匀了由所述紧固螺杆产生的压力,并避免了所述堆芯上的压力分布不均匀。
1.一种燃料电池桁架式端板结构,其特征在于,所述结构包括:
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池桁架式端板结构,其特征在于,所述结构还包括:
3.根据权利要求1所述的一种燃料电池桁架式端板结构,其特征在于,所述结构还包括:
4.根据权利要求1所述的一种燃料电池桁架式端板结构,其特征在于,所述前端部还包括:
5.根据权利要求2所述的一种燃料电池桁架式端板结构,其特征在于,所述堆芯设有单电池,若干所述单电池堆叠形成所述堆芯,所述单电池之间电连接。
6.根据权利要求5所述的一种燃料电池桁架式端板结构,其特征在于,所述单电池包括:
7.根据权利要求6所述的一种燃料电池桁架式端板结构,其特征在于,所述双极板设有阳极板和阴极板,沿平行于所述第一表面的方向观察,在一个所述单电池中,所述阳极板位于所述膜电极背离所述后端板的一侧,所述阴极板位于所述膜电极背离所述阳极板的一侧。
8.根据权利要求7所述的一种燃料电池桁架式端板结构,其特征在于,沿平行于所述第一表面的方向观察,所述前端板位于所述堆芯背离所述后端板的一侧,所述后端板位于所述堆芯背离所述前端板的一侧;
9.根据权利要求2所述的一种燃料电池桁架式端板结构,其特征在于,沿平行于所述第一表面的方向观察,所述紧固螺杆之间相互平行,且所述紧固螺杆垂直于所述前端板。
10.根据权利要求1所述的一种燃料电池桁架式端板结构,其特征在于,沿平行于所述第一表面的方向观察,所述前端板与所述后端板相互平行。
