专利名称：一种铠装式燃料电池堆的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及燃料电池装置，尤其是一种防震型燃料电池堆。
背景技术：
燃料电池(Fuel Cell)是一种能量转换装置。它按电化学原理等温地把贮存
在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能。
在质子交换膜燃料电池(PEMFC)中，单体电池主要由膜电极组件、双极 板和其它辅助部件构成。膜电极组件主要包括电解质隔膜和催化电极，其中 电解质隔膜是一种高分子聚合物膜(例如全氟磺酸膜)，而催化电极主要由含 铂催化剂和粘结剂组成。为了提高PEM燃料电池输出功率，通常若干个单体 电池通过直叠或平铺的方式堆叠到一起，再通过前端板和后端板及拉杆紧固 组成PEM燃料电池堆。
现有技术典型的拉杆式燃料电池堆主要包括依次堆垒的前端板、前集流 母板、燃料电池堆主体、后集流母板、后端板，通过拉杆将前后端板固定拉 紧。电池堆主体中位于两个膜电极组件之间极板的两面都设有导流槽，成为 双极板。双极板的其中一面作为一个膜电极的阳极导流面，另一面则作为另 一个相邻膜电极的阴极导流面，中间则为冷却剂流道。燃料(如氢气，甲
醇或由甲醇、天然气、汽油等重整后的富氢气体等)和氧化剂(如空气、氧
气以及双氧水等)分别通过双极板上的导流口和导流通道被分散到膜电极组 件的阳极侧和阴极侧进行电极反应，而冷却剂从冷却剂流道流过时吸收燃料
电池堆内产生的电极反应热并将其带出电池堆，起到散热作用；未发生反应 的燃料、氧化剂和生成水则通过双极板上的各自得导流出口和导流通道排出 电池堆之外。这种连接方式一方面可使燃料电池堆主体里的膜电极、双极板禾口集流母板均匀受力，充分接触，减少内电阻；另一方面还可以使电堆内的 密封线压紧，实现密封，避免燃料气体和氧化气体的外漏或它们之间的互漏。 使用上述拉杆式锁紧电池堆的方案，主要存在以下两项技术缺陷
① 拉杆式电池堆结构的抗震性能较差。由于电池堆主体部分(除前后端 板以外的部分)是悬置的，其四周均无着力点，所以电池堆中的膜电极、双 极板、集流母板和绝缘缓冲板、前后端板之间保持相对位置固定仅仅是依靠 它们之间的静摩擦力。所以，当电池堆受到剧烈的震动或冲击时，电池堆主 体部分会发生相对滑动，这也恰恰是燃料电池在车、船等交通工具上应用的 致命缺陷。
② 集流母板上的电流引出端的两个极耳无论在左右或者上下，在燃料电 池堆进行安装连接导线时，尤其是安放空间有限的情况下，浪费空间，集成 不够紧凑。
实用新型内容
为了解决现有技术的拉杆式电池堆抗震性能差、结构不紧凑等问题，本 实用新型的目的在于提供一种铠装式燃料电池堆。利用本实用新型的封装结 构，不但可以对电池堆起到更好的减震防护作用，而且还可达到结构紧凑、 节省空间的目的。
为了达到上述实用新型目的，本实用新型为解决其技术问题所采用的技 术方案是提供一种铠装式燃料电池堆，包括依次堆垒的前端板、前集流母板、 燃料电池堆主体、后集流母板、后端板，根据本发明，该装置还包括
一个铠装外套；
铠装外套依次将前绝缘缓冲板、后集流母板、电池堆主体、前集流母板、
后绝缘缓冲板套装于其中；前端板、后端板和铠装外套通过螺栓固定连接； 铠装外套与电池堆主体之间具有高弹性绝缘垫片；铠装外套的一侧上端设置 有一排长条孔；上述前集流母板和后集流母板上各具有圆柱状电流引出端子， 分别从前端板和后端板的中央穿出，再与外接导线连接；电流引出端子分别具有一内螺孔，用于和外接导线相连。
本实用新型一种铠装式燃料电池堆，由于采取上述的技术方案，与现有 技术相比，具有以下两个突出优点1)铠装外套结构可对电池堆起到防震、 防护作用，特别适用于车、船等交通工具及其它移动装备；2)特殊的导电端 板设计，可以使电堆的安装所占空间体积更小、系统更紧凑，而且也不影响 其正常工作。因此，本实用新型取得了体积小、结构紧凑、抗震耐用等有益 效果。
图1为现有技术， 一种拉杆式燃料电池堆的结构示意图2为图1所示拉杆式燃料电池堆中集流母板的结构示意图。
图3为本实用新型铠装式燃料电池堆的结构示意图4为本实用新型铠装式燃料电池堆中铠装外套的结构示意图5为图4的左视图。
具体实施方式
图1为现有技术，--种拉杆式燃料电池堆的结构示意图；图2为图1所 示拉杆式燃料电池堆中集流母板的结构示意图。
如图1所示，现有技术的拉杆式电池堆包括燃料电池堆主体28，其两 端安装有集流母板21，分别用前端板22和后端板23夹持，再用若干根拉杆 24通过螺帽27将上述组件紧固。集流母板21上具有电流引出端的两个极耳 25。这种封装方式一方面可使燃料电池堆主体28里的膜电极、双极板和集流 母板均匀受力，充分接触，减少内电阻；另一方面还可以使电堆内的密封线 压紧，实现密封，避免燃料气体和氧化气体的外漏或它们之间的互漏。但是， 上述传统拉杆式锁紧电池堆，由于仅靠拉杆固定，电池堆主体部分(除前后 端板以外的部分)是悬置的，其四周均无着力点，所以电堆中的膜电极、双极板、集流母板和绝缘缓冲板、前后端板之间保持相对位置固定仅仅是依靠 它们之间的静摩擦力。所以，当电池堆受到剧烈的震动或冲击时，电池堆主 体部分会发生相对滑动，这也恰恰是燃料电池在车、船等交通工具上应用的 致命缺陷。
如图2所示，集流母板21上的电流引出端的两个极耳25突出于结构之 外，无论设置在左右或者上下，在燃料电池堆进行安装连接导线时，尤其是 安放空间有限的情况下，集成不够紧凑、浪费空间。
本实用新型的目的就在于克服上述两项缺陷。
以下结合附图说明本实用新型的优选实施例。
图3为本实用新型铠装式燃料电池堆的结构示意图；如图3的实施例所
示，该装置包括
前端板1和后端板12位于电池堆的两侧，铠装外套4依次将前绝缘缓冲 板2、后集流母板16、电池堆主体6和7、前集流母板8、后绝缘缓冲板9 套装于其中；前端板1、后端板12和铠装外套4通过螺栓10固定连接；铠 装外套4与电池堆主体6和7之间设置有高弹性、绝缘垫片5;铠装外套4 的一侧上端设置有一排长条孔3。上述前集流母板8和后集流母板16均采用 紫铜材料，表面镀镍、镀金处理，其上各具有圆柱状电流引出端子14、 19分 别从前端板1和后端板12的中央穿出，再与外接导线连接。电流引出端子 14、 19分别具有一内螺孔15、 18，可以很方便地和外接导线相连。
图4为本实用新型铠装式燃料电池堆中铠装外套的结构示意图；图5为 图4的左视图；如图4所示，该铠装外套采用不锈钢、钛合金或铝合金薄板 等材料加工而成，两端焊有法兰31，可使用螺栓与端板连接，内衬紧贴电池 堆主体的弹性绝缘层5，可以起到减震、防护作用。在法兰与端板之间添加有 高弹性绝缘垫片，可用于补偿电池堆堆体热胀、冷縮产生的弹性应变，同时 起到绝缘作用。如图4所示，铠装外套4上挖有一系列的排孔，其中铠装 外套4 一侧上端设置有一排长条孔3，因为在电堆的双极板的相应位置有单电
6池电压测量端子，通过这排长条孔可以方便与单电池电压采集设备相连接。 铠装外套4上其它的一些孔33、 34等， 一则减轻重量；二则方便散热；三则 是在电池堆出现氢气泄漏的情况下及时排放，避免在铠装外套内富集，发生 危险。
权利要求1、一种铠装式燃料电池堆，包括依次堆垒的前端板、前集流母板、燃料电池堆主体、后集流母板、后端板，其特征在于，该装置还包括一个铠装外套[4]；所述的铠装外套[4]依次将前绝缘缓冲板[2]、后集流母板[16]、电池堆主体[6]和[7]、前集流母板[8]、后绝缘缓冲板[9]套装于其中；前端板[1]、后端板[12]和铠装外套[4]通过螺栓[10]固定连接；铠装外套[4]与电池堆主体[6]和[7]之间具有高弹性绝缘垫片[5]；铠装外套[4]的一侧上端设置有一排长条孔[3]；所述的前集流母板[8]和后集流母板[16]上各具有圆柱状电流引出端子[14]、[19]，分别从前端板[1]和后端板[12]的中央穿出，再与外接导线连接；电流引出端子[14]、[19]分别具有一内螺孔[15]、[18]，用于和外接导线相连。
2、 如权利要求1所述的铠装式燃料电池堆，其特征在于所述的铠装外 套[4]两端焊有法兰[31]，使用螺栓分别与前端板n、后端板[12]连接，内衬 有紧贴电池堆主体[6]和[7]弹性的绝缘层[5];在法兰[31]与前端板[1]、后端板 [12]之间具有高弹性绝缘垫片。
3、 如权利要求1或2所述的铠装式燃料电池堆，其特征在于所述的铠 装外套[4]一侧上端设置有一排长条孔[3];铠装外套[4]上具有若干圆孔[33]、 [34]。
4、 如权利要求3所述的铠装式燃料电池堆，其特征在于所述的铠装外套[4]采用不锈钢、钛合金或铝合金薄板材料加工。
5、 如权利要求1所述的铠装式燃料电池堆，其特征在于所述的前集流母板[8]和后集流母板[16]采用紫铜材料，表面镀镍、镀金处理。
专利摘要本实用新型涉及燃料电池，公开了一种铠装式燃料电池堆，包括依次堆垒的前端板、前集流母板、燃料电池堆主体、后集流母板、后端板，根据本发明，该装置还包括一个铠装外套[4]；依次将上述部件套装于其中；前端板[1]、后端板[12]和铠装外套[4]通过螺栓[10]固定连接；前集流母板[8]和后集流母板[16]上各具有圆柱状电流引出端子[14]、[19]，分别从前端板[1]和后端板[12]的中央穿出，再与外接导线连接。本实用新型解决了燃料电池的抗震问题，取得了体积小、结构紧凑、抗震耐用的有益效果。
文档编号H01M2/02GK201298576SQ20082015653
公开日2009年8月26日 申请日期2008年12月4日 优先权日2008年12月4日
发明者向 刘, 毅 孙, 伟 张, 张新荣, 东 王, 涛 王, 纯 胡 申请人:上海空间电源研究所