本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种简易的燃料电池堆的紧固装置。
背景技术：
燃料电池是一种将化学能直接转化成电能的装置，由于其效率高、零排放、启动温度低，非常适用于于交通运输、固定式发电以及便携式领域。近年来，世界各国都在积极研究将燃料电池作为动力源应用于汽车领域。由于单片电池的电压小，无法满足汽车动力的需求，因此需要将若干块单电池串联组装在一起构成电堆，并通过机械压力紧固，如果紧固压力过大，容易产生应力集中造成膜电极或极板等关键零部件的破裂或变形，甚至刺穿撕裂，同时还会降低气体扩散层的气孔率，引起气体泄露、性能降低、寿命减少等一系列问题，如果紧固压力过小，容易增大接触电阻，造成电堆性能下降，所以，适当的紧固压力对于电堆的性能、安全方法性和耐久性至关重要。通常，复杂的紧固方法容易带来较多的应力集中问题和繁琐的组装程序，可靠性不高，效率低，因此，寻找一种简易、紧凑、重量轻的紧固方法具有重要意义。
目前，大多数电堆紧固采用螺杆紧固的方式。其中，螺杆紧固方式存在许多固有的劣势。首先，增加了电堆的截面积，进而增大了电堆体积，不利于提高电堆的体积功率密度。其次，螺杆与螺母紧固的位置应力大，通常要求尾板具有一定的厚度来均匀的传导压力，为此必须增加尾板的厚度，这样就会增加体积和重量，这对于提高电堆的功率密度是不利的。最后，由于多组螺杆需要紧固，组装和拆卸过程繁琐，效率低，而且很难保证每组螺杆间力的一致性，造成电堆受力不均匀。
申请号为201710138182.2的发明专利申请中公开了一种紧固结构，顺次包括气口端板、气口端集流板、流场板与膜电极组、盲端集流板和电堆弹性补偿结构，上述结构依次用多组拉带结构紧固，拉带结构包括U型金属拉带，金属拉带的末端折弯成与T型螺栓的圆杆匹配的圆环后焊接在金属拉带的拉带末端搭接处，金属拉带上的T型螺栓穿过气口端板上的固定孔，通过螺母与气口端板连接紧固。该紧固结构局限性在于：1.采用弹簧和压板的方式来实现电堆弹性补偿结构，增加了燃料电池体积和重量；2.采用拉带结构紧固，在进行组装时，金属拉带与T型螺栓的匹配以及靠螺母与气口端板连接紧固，该结构实际操作复杂，且对紧固力的一致性和装堆工艺要求非常高。
技术实现要素：
本实用新型的主要目的是提供一种操作方便、结构简单紧凑、受力均匀、维修和拆卸方便且节约成本的燃料电池堆的紧固装置。
为了实现本实用新型的主要目的，本实用新型提供一种燃料电池堆的紧固装置，包括设于燃料电池堆层叠方向两端的前尾板和后尾板，燃料电池堆的紧固装置还包括第一反弧部、第一正弧部、第二反弧部、第二正弧部、第一绑带、第二绑带以及第三绑带，第一反弧部的圆弧面背向前尾板地设置在前尾板的侧面，第一正弧部的圆弧面朝向前尾板地设置在前尾板的侧面，第二反弧部的圆弧面背向后尾板地设置在后尾板的侧面，第二正弧部的圆弧面朝向后尾板地设置在后尾板的侧面，第一绑带套在第一反弧部的两端和第二反弧部的两端上，第二绑带套在第一正弧部的圆弧面和第二正弧部的圆弧面上，第三绑带套在第一绑带、第二绑带以及燃料电池堆的侧面上，第一反弧部、第一正弧部、第二反弧部以及第二正弧部分别由弹性材料制成。
更进一步的方案是，前尾板和燃料电池堆之间设置有第一集流板和第一绝缘板，第一绝缘板位于前尾板和第一集流板之间，第一集流板与燃料电池堆的一端连接，后尾板和燃料电池堆之间设置有第二集流板和第二绝缘板，第二绝缘板位于后尾板和第二集流板之间，第二集流板与燃料电池堆的另一端连接。
更进一步的方案是，第一反弧部、第一正弧部、第二反弧部以及第二正弧部的圆心角均小于90度。
更进一步的方案是，第一正弧部和第二正弧部的数量均为两个，第二绑带的数量也是两个，第一反弧部位于两个第一正弧部之间，第二反弧部位于两个第二正弧部之间。
更进一步的方案是，第一反弧部和第二反弧部的数量均为三个，第一绑带的数量也是三个。
更进一步的方案是，相邻两个第一反弧部之间的距离相等，相邻两个第二反弧部之间的距离也相等。
更进一步的方案是，第一反弧部和第二反弧部位于同一平面上，第一正弧部和第二正弧部也位于同一平面上。
更进一步的方案是，第三绑带套在第一绑带、第二绑带以及燃料电池堆的中部。
更进一步的方案是，前尾板开设有五个第一定位槽，后尾板开设有五个第二定位槽，第一反弧部和第一正弧部分别位于第一定位槽内，第二反弧部和第二正弧部分别位于第二定位槽内。
更进一步的方案是，相邻两个第一定位槽的距离相等，相邻两个第二定位槽的距离也相等。
由上述方案可见，第一绑带、第二绑带和第三绑带可拉伸、长度容易调节，使用焊接装置粘合后非常紧固，提高了燃料电池堆的抗振动和冲击性能。第一反弧部、第一正弧部、第二反弧部以及第二正弧部分别由弹性材料制成，正反圆弧面补偿结构可以补偿由于内部温度变化引起电堆的热胀冷缩而导致的组装力变化，使燃料电池堆的受力均匀。并且，燃料电池堆的紧固装置的操作方便，结构简单紧凑，维修和拆卸方便，且生产成本底。
附图说明
图1为本实用新型燃料电池堆的紧固装置实施例的第一视角结构图。
图2为本实用新型燃料电池堆的紧固装置实施例的第二视角结构图。
图3为本实用新型燃料电池堆的紧固装置实施例的结构分解图。
图4为本实用新型燃料电池堆的紧固装置实施例的第一局部结构图。
图5为本实用新型燃料电池堆的紧固装置实施例的第二局部结构图。
图6为本实用新型燃料电池堆的紧固装置实施例的第三局部结构图。
具体实施方式
参见图1至图6，燃料电池堆的紧固装置包括前尾板2、后尾板3、第一反弧部8、第一正弧部7、第二反弧部10、第二正弧部9、第一绑带5、第二绑带4、第三绑带6、第一集流板12、第一绝缘板11、第二集流板14和第二绝缘板13，前尾板2和后尾板3分别设于燃料电池堆1层叠方向的两端。第一绝缘板11位于前尾板2和第一集流板12之间，第一集流板12与燃料电池堆1的一端连接。第二绝缘板13位于后尾板3和第二集流板14之间，第二集流板14与燃料电池堆1的另一端连接。
第一反弧部8的圆弧面背向前尾板2地设置在前尾板2的侧面，第一正弧部7的圆弧面朝向前尾板2地设置在前尾板2的侧面。第二反弧部10的圆弧面背向后尾板3地设置在后尾板3的侧面，第二正弧部9的圆弧面朝向后尾板3地设置在后尾板3的侧面。第一绑带5套在第一反弧部8的两端和第二反弧部10的两端上，第二绑带4套在第一正弧部7的圆弧面和第二正弧部9的圆弧面上，第三绑带6套在第一绑带5、第二绑带4以及燃料电池堆1的侧面上，本实施例第三绑带6套在第一绑带5、第二绑带4以及燃料电池堆1的中部。
第一反弧部8、第一正弧部7、第二反弧部10以及第二正弧部9的圆心角均小于90度，第一反弧部8、第一正弧部7、第二反弧部10以及第二正弧部9分别由弹性材料制成，且第一反弧部8和第二反弧部10位于同一平面上，第一正弧部7和第二正弧部9也位于同一平面上。本实施例第一正弧部7和第二正弧部9的数量均为两个，第二绑带4的数量也是两个，第一反弧部8位于两个第一正弧部7之间，第二反弧部10位于两个第二正弧部9之间。本实施例第一反弧部8和第二反弧部10的数量均为三个，第一绑带5的数量也是三个，相邻两个第一反弧部8之间的距离相等，相邻两个第二反弧部10之间的距离也相等。前尾板2开设有五个第一定位槽21，后尾板3开设有五个第二定位槽(未标示)，第一反弧部8和第一正弧部7分别位于第一定位槽21内，第二反弧部10和第二正弧部9分别位于第二定位槽内，且相邻两个第一定位槽21的距离相等，相邻两个第二定位槽的距离也相等。
燃料电池堆的紧固装置在组装的过程中，在每个零部件之间插入一层压力纸，用于测量压力分布情况。前尾板2和后尾板3均具有与绑带结构非常吻合的圆弧面，将绑带贯穿前尾板2和后尾板3上的第一反弧部8、第一正弧部7、第二反弧部10以及第二正弧部9，在组装压力50KN作用下压紧燃料电池堆1，达到预先设置的压缩比后，使用焊接装置分别粘合第一绑带5、第二绑带4和第三绑带6，即可完成整个燃料电池堆1的封装。第一绑带5、第二绑带4和第三绑带6为可拉伸、长度容易调节的高强度带，材质包括但不限于高分子聚合物材料、纤维基复合材料、层压材料、碳纤维、天然纤维、不锈钢、包含表面处理的其它金属材料等。第一绑带5、第二绑带4和第三绑带6的数目分别至少为一条，但不多于二十条，第一绑带5、第二绑带4和第三绑带6之间包括但不限于十字交叉排列或者平行排列等排列方式。第一绑带5、第二绑带4和第三绑带6的交叉处可能以焊接固定，也可不固定。焊接绑带方式包括但不限于电阻焊接，电弧焊接，超声焊接，激光焊接，电容点焊，焊接用的材料可以与绑带材料一致，也可不同。
燃料电池堆的紧固装置可用来组装至少两组的燃料电池单元，集成化的后尾板3设计，减少了其余部件的使用，减低了成本，有利于提高燃料电池堆1功率的密度。紧固装置的材质包括但不限于铝合金、铜合金、不锈钢、高分子聚合物、层压材质等，可以机械加工、铸造、开模注塑以及层压一次成型，加工工艺多样化。绑带结构可自由拉伸、长度容易调节，使用焊接装置粘合后非常紧固，提高了燃料电池堆1的抗振动和冲击性能。采用弹性材料的正反圆弧面补偿结构，可以补偿由于内部温度变化引起电堆的热胀冷缩而导致的组装力变化。采用第一绝缘板11和第二绝缘板13起绝缘和分散应力作用，第一绝缘板11和第二绝缘板13的材质包括但不限于特氟龙、聚甲醛、ABS工程塑料等。因此，本实施例燃料电池堆的紧固装置操作方便、结构简单紧凑、维修和拆卸方便且节约成本，并且燃料电池堆1的受力均匀。
以上实施例，只是本实用新型的较佳实例，并非来限制本实用新型实施范围，故凡依本实用新型申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本实用新型专利申请范围内。