燃料电池堆组件及组装方法_3

文档序号:9278333阅读:来源:国知局
需负载的部分被正确定位为止。
[0094]在此实例中,锁定构件210的啮合部分212具有台阶状轮廓,每个台阶代表不同啮合区,并具有用于邻接大体平行于第一端板的第二封装构件的接触表面。每个台阶的厚度为沿着啮合部分212的距离的函数,其中随着距处理部分214的距离增加,厚度减小。这样的实例是有利的,因为封装构件在平行于端板的方向上施加到锁定构件210的力的分量很小或没有。因此,可不需要用于抵抗锁定构件210在横向尺寸(平行于端板)上的移动的机构。
[0095]在其它实施方案中,锁定构件可具有任何轮廓,其具有厚度不同的至少两个区,包括锥形轮廓。
[0096]锁定构件210根据负载而不是固定高度来建构燃料电池组件的能力可代替于上文描述的预制部件或与上文描述的预制部件一起使用。
[0097]图3示出类似于图1中示出的燃料电池组件的燃料电池组件300的分解视图。已经参考图1描述过的部件将不必要在此处再次描述。将了解,在与可结合图3的燃料电池组件300使用的锁定构件310的定向对比时,图2中的锁定构件被上下颠倒示出。
[0098]燃料电池组件300包括第一封装构件302,第二封装构件304和三个燃料电池330,其位于两个封装构件302、304之间。如上文所论述,燃料电池330被压缩在两个封装构件302、304之间,两个封装构件302、304被锁定构件310固持在一起。燃料电池组件300还包括外壳332,其内部可定形为用来为燃料电池组件300的至少一些部件提供组装引导。
[0099]在一个实例中,下述部件中的至少每个部件都能按次序轮流被放置进外壳332中,以组装燃料电池组件300:
[0100]?第二封装构件304
[0101 ].三个燃料电池330 ;以及
[0102]?第一封装构件302。
[0103]外壳332可具有一个或多个已知引导机构或构件,其与一个或多个上述部件的边缘或面啮合,以将它们定位在所需位置中。举例来说,可提供引导轨。引导机构或构件还可为定向特定的,使得部件不会在错误方向上插入外壳332中,例如上下颠倒。
[0104]在两个封装构件302、304和燃料电池330已被插入外壳332中之后,它们被压缩到工作尺寸或工作负载,使得与燃料电池330相关联的垫圈和密封圈能够正确运作。
[0105]外壳332在其侧壁上具有两个孔口 334,其对应于第一封装构件302的侧壁中的开口的至少一部分。当两个封装构件302、304和燃料电池330已经被充分压缩,锁定构件310插入穿过孔口 334,使得它们进入第一封装构件302中的开口,从而如上述关于图1a到图1e所论述,将两个封装构件302、304固持在一起。在此实例中,锁定构件310还与外壳332啮合,并相对于两个封装构件将外壳维持在固定位置中。
[0106]外壳332可具有与第一封装构件302的侧壁的摩擦接触,这可有助于集中并将燃料电池330保持在部分压缩位置。这能够使得组件的这一阶段容易并稳健地处理,而没有部件移动或脱落。
[0107]图3的外壳332的使用能够提高燃料电池堆组件的组装速度。
[0108]外壳332可由塑料制成。第一封装构件302和第二封装构件304可由不锈钢制成。
[0109]图4a和图4b示出用于组装如本文所公开的燃料电池组件的工具。所示工具被示出为啮合两个锁定构件410,其类似于图1a到图1e中示出的锁定构件,但将了解,类似工具可用于其它类型的锁定构件。
[0110]所述工具包括上压力机440和下压力机442。将上压力机440和下压力机442放在一起,以便压缩第一封装构件402和第二封装构件404之间的燃料电池堆444。压力机440、442可受控制,使得所需负载被施加到燃料电池堆444,或使得燃料电池堆444被压缩到所需尺寸。
[0111]所述工具还包括两个载体446,其可在平行于燃料电池堆444中的燃料电池的平面的方向上相对于燃料电池组件横向移动。载体446中的每一个固持一个锁定构件410,用于与第一封装构件402和第二封装构件404啮合,使得当压力机440、442缩回时,它们能够维持燃料电池堆444上的压缩力。
[0112]在此实例中,归因于锁定构件410被固持在载体446中的方式,载体446还在正交于燃料电池的平面的方向上移动,以便从锁定构件410脱离,使得锁定构件410保持在合适的位置。
[0113]在一些实例中,压力机440、442可在载体446从锁定构件410脱离前,从燃料电池组件释放。这样,锁定构件410和两个封装构件402、404之间的摩擦能够帮助在载体446被移除后,将锁定构件410保持在所需位置。
[0114]图4b示出了用于固持锁定构件410’的替代载体446’的进一步细节。在此实例中,载体包括弹簧447,其偏置锁定构件410’,使得它的将与两个封装构件啮合的啮合部分从载体446’隔开。这可协助将锁定构件410’正确地定位在燃料电池组件中的适合位置。
[0115]当然,也可代替于弹簧447使用任何其它弹性偏置装置。
[0116]图5a到图5d示出燃料电池组件500a到500d的组装过程,其类似于参考图1a到图1f描述的燃料电池组件。燃料电池组件500a到500d包括第一封装构件502a到502d,第二封装构件504a到504d,以及一个或多个燃料电池(未示出)。第一封装构件502a到502d包括第一端板。第二封装构件502a到502d包括第二端板。第一和第二端板都以预定曲率预制,使得当板无负载时,每个板的压缩表面都为凸表面。
[0117]图5a示出处于基本未压缩状态的燃料电池组件。已将外力503a施加到第一封装构件502a,以使其与第二封装构件504a对准,并使其与第二封装构件504a接触。第一封装构件502a的侧壁不延伸超过第二封装构件504a的端板。在此条件下,第一和第二侧板呈现屈曲,其中第一和第二侧板的相应压缩表面是凸形的。
[0118]图5b示出处于压缩下的燃料电池组件500b。外力503b的施加足以使第一封装构件502b的开口与第二封装构件504b的突出部啮合,如参考图1a到图1f详述。
[0119]图5c示出燃料电池组件500c,在此实例中,施加2000N的外力503c。举例来说,可将燃料电池组件500c中的一个或多个燃料电池能加载到1200N到1800N。这样的力足以确保与燃料电池相关联的各个密封圈和垫圈被加载到合适的运行压力,以便在燃料电池的不同区之间提供必需的密封。所提供的高于能被燃料电池适应的负载的任何外力503c都将被第一封装构件502c的侧壁承受。
[0120]当燃料电池组件处于足够的外部负载下时,锁定构件510c可与封装构件502c,504c啮合,以使第一封装构件502c和第二封装构件504c保持在相对固定的位置。锁定构件510c在平行于燃料电池的平面的方向上插入穿过第一封装构件502c的侧壁中的开口。锁定构件有效地将第二封装构件504c夹在对于第一封装构件502c合适的位置上。
[0121]图5d示出完全组装的燃料电池组件500d,如关于图5c所描述,其中外力已被移除。在此阶段,燃料电池组件500d中的燃料电池是受约束的。燃料电池的多个垫圈和密封圈的膨胀力对第一封装构件502d和第二封装构件504d以及锁定构件510d施加400N到550N的力。
[0122]图6a和图6b示出替代燃料电池堆组件600的视图,其中第二封装构件具有侧壁;
[0123]图6a示出燃料电池堆组件600的分解透视图。燃料电池堆组件600包括第一封装构件602和第二封装构件604,第一封装构件602和第二封装构件604被配置来彼此啮合,以对位于两个封装构件602和604之间的一个或多个燃料电池(未在图6a中示出)施加压缩力。
[0124]第一封装构件602包括第一端板606和两个侧壁608,其从第一端板606且在第一端板606的相对端横向延伸。第二封装构件604包括第二端板605和两个侧壁609,其从第二端板605且在第二端板605的相对端横向延伸。第一封装构件602的侧壁608平行于第二封装构件604的侧壁609。
[0125]燃料电池组件600的每一侧壁608、609包括开口 620、621,在此实例中,所述开口邻近于其近端(也就是邻近于相关联端板602、604的端)。
[0126]燃料电池组件600还包括锁定构件610,其在此实例中为C形夹锁定构件。锁定构件610被配置来在平行于燃料电池平面的方向上啮合第一封装构件604和第二封装构件606的侧壁608、609的开口 620、621。锁定构
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