一种带自适应紧固功能的燃料电池

1.本实用新型涉及固体氧化物燃料电池技术领域，具体涉及一种带自适应紧固功能的燃料电池。


背景技术：

2.现有燃料电池堆结构，通常由多片单电池和两端端板叠加组成，需要多根拉杆把多片电池和两端的端板紧固在一起，一般在紧固拉杆的两端用螺母紧固。由于燃料电池堆的使用环境是高温环境，为适应热胀冷缩，常采用在紧固拉杆的端部、电池堆端板与紧固螺母之间加设弹簧或多层蝶形垫片的方法以吸收或补偿电池堆与紧固拉杆的热胀冷缩量的差异。还有一些电池堆上不用弹簧或者多层蝶形垫片，而直接使用普通垫片。或者设计一个庞大的外部加压结构，对燃料电池堆进行外部加压，吸收或补偿电池堆与紧固拉杆的热胀冷缩量的差异，这种结构体积庞大，结构复杂，调节不便，不利于电堆的集成。而且在燃料电池堆工作过程中，因为电池堆与紧固拉杆的热胀冷缩量不同，使燃料电池堆的内应力发生变化、电池堆输出性能发生变化，甚至会造成燃料电池堆发生过松漏气或过压损坏的现象。


技术实现要素：

3.鉴于以上现有技术的不足之处，本实用新型提供一种带自适应紧固功能的燃料电池，以解决现有燃料电池堆热补偿效果差、紧固装置与燃料电池匹配性差及加压结构件体积大等问题。
4.为达到以上目的，本实用新型采用的技术方案为：
5.一种带自适应紧固功能的燃料电池，所述燃料电池包括燃料电池本体、自适应紧固单元、上支架、下支架及紧固件；所述紧固件包括第一紧固件和第二紧固件；所述燃料电池本体沿水平方向限定在下支架的凹槽内，所述燃料电池本体顶部端面上设置有若干个自适应紧固单元，所述自适应紧固单元通过第二紧固件限定在上支架和燃料电池本体之间的空腔内；所述上支架通过第一紧固件与下支架紧固连接。
6.进一步地，所述下支架由第一下支架和第二下支架组成，所述第一下支架和第二下支架通过第三紧固件紧固连接，所述第一下支架和第二下支架的至少一个设有容纳燃料电池本体至少部分区域的凹槽。
7.进一步地，所述第一下支架和第二下支架呈对称设置。
8.进一步地，所述下支架的凹槽为一体成型的，所述下支架的凹槽包括底板及若干均匀分布在底板上的侧杆，所述侧杆限定燃料电池本体，防止其沿水平方向移动。
9.进一步地，所述上支架靠近外边缘位置均匀开设有若干个与下支架螺纹槽相对应的开孔，第一紧固件穿过所述开孔紧固在下支架上开设的螺纹槽内。
10.进一步地，所述上支架靠近中心区域均匀开设有若干个与自适应紧固单元相对应的螺纹孔，第二紧固件通过所述螺纹孔紧固自适应紧固单元。
11.进一步地，所述燃料电池为固体氧化物燃料电池。
12.本实用新型的有益效果：
13.本实用新型带自适应紧固功能的燃料电池，提供了一种使电池堆与其紧固部件等量热胀冷缩的紧固方案，使燃料电池堆既适应温度变化，又保证电池堆内部应力不变。
14.本实用新型带自适应紧固功能的燃料电池，不需要外部加压结构，抛弃了传统的拉杆式设计，用下支架替代。下支架与紧固件组成的部件有两个作用，一是替代传统的拉杆，二是对燃料电池堆有装配治具的作用，简化设计的同时，增强了电堆紧固强度，规范电堆制作过程，使生产的燃料电池堆的几何形状和性能一致性更好。
附图说明
15.图1为本实用新型带自适应紧固功能的燃料电池的整体结构示意图。
16.图2为本实用新型带自适应紧固功能的燃料电池的爆炸结构图。
17.其中，燃料电池本体1、上支架2、第一下支架3、第二下支架4、自适应紧固单元5、第一紧固件21、第二紧固件22、第三紧固件34。
具体实施方式
18.以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
19.实施例
20.如图1至图2所示，本实施例的带自适应紧固功能的燃料电池，一种带自适应紧固功能的燃料电池，所述燃料电池包括燃料电池本体1、自适应紧固单元5、上支架2、下支架及紧固件；所述紧固件包括第一紧固件21和第二紧固件22；所述燃料电池本体1沿水平方向限定在下支架的凹槽内，所述燃料电池本体1顶部端面上设置有若干个自适应紧固单元5，所述自适应紧固单元5通过第二紧固件22限定在上支架2和燃料电池本体1之间的空腔内；所述上支架2通过第一紧固件21与下支架紧固连接。所述燃料电池本体1结构为平板式燃料电池堆，通过自适应紧固单元5、上支架2及下支架的紧固，使燃料电池堆与其紧固部件发生同等程度的热胀冷缩，进而使燃料电池堆既适应温度变化，又保证电池堆内部应力不变。
21.在至少一个实施例中，所述下支架由第一下支架3和第二下支架4组成，所述第一下支架3和第二下支架4通过第三紧固件34紧固连接，所述第一下支架3和第二下支架4的至少一个设有容纳燃料电池本体1至少部分区域的凹槽。下支架结构的设计，使得不需要外部加压结构，抛弃了传统的拉杆式设计，用下支架替代。下支架与紧固件组成的部件有两个作用，一是替代传统的拉杆，二是对燃料电池堆有装配治具的作用，简化设计的同时，增强了电堆紧固强度，规范电堆制作过程，使生产的燃料电池堆的几何形状和性能一致性更好。
22.进一步地，所述第一下支架3和第二下支架4呈对称设置。
23.在至少一个可替代的实施例中，所述下支架的凹槽为一体成型的，所述下支架的凹槽包括底板及若干均匀分布在底板上的侧杆，所述侧杆限定燃料电池本体1，防止其沿水平方向移动。
24.所述上支架2靠近外边缘位置均匀开设有若干个与下支架螺纹槽相对应的开孔，第一紧固件21穿过所述开孔紧固在下支架上开设的螺纹槽内。
25.所述上支架2靠近中心区域均匀开设有若干个与自适应紧固单元5相对应的螺纹
孔，第二紧固件22通过所述螺纹孔紧固自适应紧固单元5。
26.所述燃料电池为固体氧化物燃料电池。尤其是针对中温或高温固体氧化物燃料电池，温度越高，燃料电池堆热胀冷缩的量越大，长期运行后，燃料电池堆自适应能力呈下降趋势，本实用新型的燃料电池结构，改善了高温运行条件下的电池自适应能力。
27.所述自适应紧固单元5具有的热膨胀系数较大，升高相同的温度，线性膨胀比较大，让电堆始终保持一个有预紧力的状态，其材料可以为金属、金属合金、或金属基复合材料中的一种。
28.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。


技术特征：
1.一种带自适应紧固功能的燃料电池，其特征在于，所述燃料电池包括燃料电池本体、自适应紧固单元、上支架、下支架及紧固件；所述紧固件包括第一紧固件和第二紧固件；所述燃料电池本体沿水平方向限定在下支架的凹槽内，所述燃料电池本体顶部端面上设置有若干个自适应紧固单元，所述自适应紧固单元通过第二紧固件限定在上支架和燃料电池本体之间的空腔内；所述上支架通过第一紧固件与下支架紧固连接。2.如权利要求1所述的带自适应紧固功能的燃料电池，其特征在于，所述下支架由第一下支架和第二下支架组成，所述第一下支架和第二下支架通过第三紧固件紧固连接，所述第一下支架和第二下支架的至少一个设有容纳燃料电池本体至少部分区域的凹槽。3.如权利要求2所述的带自适应紧固功能的燃料电池，其特征在于，所述第一下支架和第二下支架呈对称设置。4.如权利要求1所述的带自适应紧固功能的燃料电池，其特征在于，所述下支架的凹槽为一体成型的，所述下支架的凹槽包括底板及若干均匀分布在底板上的侧杆，所述侧杆限定燃料电池本体，防止其沿水平方向移动。5.如权利要求1所述的带自适应紧固功能的燃料电池，其特征在于，所述上支架靠近外边缘位置均匀开设有若干个与下支架螺纹槽相对应的开孔，第一紧固件穿过所述开孔紧固在下支架上开设的螺纹槽内。6.如权利要求1所述的带自适应紧固功能的燃料电池，其特征在于，所述上支架靠近中心区域均匀开设有若干个与自适应紧固单元相对应的螺纹孔，第二紧固件通过所述螺纹孔紧固自适应紧固单元。7.如权利要求1所述的带自适应紧固功能的燃料电池，其特征在于，所述燃料电池为固体氧化物燃料电池。

技术总结
本实用新型公开了一种带自适应紧固功能的燃料电池，所述燃料电池包括燃料电池本体、自适应紧固单元、上支架、下支架及紧固件；所述紧固件包括第一紧固件和第二紧固件；所述燃料电池本体沿水平方向限定在下支架的凹槽内，所述燃料电池本体顶部端面上设置有若干个自适应紧固单元，所述自适应紧固单元通过第二紧固件限定在上支架和燃料电池本体之间的空腔内；所述上支架通过第一紧固件与下支架紧固连接。本实用新型的燃料电池，能够保证电池堆在各种温度变化下其内部应力保持不变，从而避免因压紧力变化造成燃料电池堆的漏气或损坏现象。紧力变化造成燃料电池堆的漏气或损坏现象。紧力变化造成燃料电池堆的漏气或损坏现象。


技术研发人员：支训廷 苗鹤 尹明明 户睿淦 袁金良 郑建民
受保护的技术使用者：宁波大学
技术研发日：2021.04.20
技术公布日：2021/10/23