专利名称：燃料电池组模块及燃料电池组的模块化组装及修复方法
技术领域：
本发明涉及燃料电池领域，具体为一种燃料电池组模块及燃料电池组的模块化组装及修复方法。
背景技术：
燃料电池是一种将燃料与氧化剂中的化学能通过电极上的电催化反应直接转化为电能的发电装置。其中质子交换膜型燃料电池(PEMFC)以全氟磺酸型固体聚合物为电解质，铂/炭电催化剂，氢或净化重整气为燃料，空气或纯氧为氧化剂，带有气体流动通道的石墨或表面改性的金属板为双极板。电池组的主体为膜电极(MEA)、双极板及相应的密封件单元的重复，一端为氧集流板，另一端为氢集流板，与这两块集流板相临的是电池组的端板。电池组的组装主要是将多节电电池罗列在一起，利用螺杆将端板(夹板)和多节电池固定在一起形成电池组。至今，绝大多数PEMFC的电池组的组装采用机械组装或人工进行整体组装的方式进行组装，无法实行模块化组装和修复；无法保证电池组一次组装成功，而且电池组内部出现个别节损坏(死亡)时无法及时进行修复，需要全部拆除进行重装，会导致部分单元部件损坏，浪费大量的人力物力。
目前，没有电池组模块化组装的文献及专利。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃料电池组模块及燃料电池组的模块化组装及修复方法，本发明对电池组组装结构作以改进，电池组进行模块化组装，采用这种方法可以有效提高电池组的组装成功率，同时为电池组的修复做好基础；提高了电池组装的效率；降低电池组的修复成本。
本发明的技术方案是燃料电池组模块，具有双极板、MEA，所述双极板两侧设置带有螺栓孔的耳朵，MEA两侧设置与双极板相对应、带有螺栓孔的耳朵，双极板和MEA通过连接件穿过螺栓孔组装成燃料电池组模块。
每节单电池由一个双极板与一个MEA组成，所述电池组模块为10节或20节单电池构成的单元模块。
燃料电池组的模块化组装方法，首先将燃料电池组分为多个单元模块进行组装，由双极板和MEA组装成燃料电池组模块，在双极板两侧带有可固定的螺栓孔的耳朵，MEA两侧设置与双极板相对应、带有螺栓孔的耳朵，双极板和MEA通过连接件穿过螺栓孔组装在一起，做成燃料电池组模块，将模块进行电化学性能测试，符合要求后，将其存放起来，以备组装电池组使用；组装电池组时，根据电池组的功率要求，将多个燃料电池模块利用端板和固定螺杆将燃料电池模块组装在一起，获得所需要的模块化电池组。
燃料电池组的模块化修复方法，在电池组中个别节运行过程中出现损坏时，将出现损坏电池的模块进行更换修复。
本发明的有益效果是1、本发明通过对电池组进行模块化处理，简化了组装工艺，有效提高电池组的可靠性，实现了燃料电池组的产业化组装。同时解决了燃料电池组中个别节损坏后对燃料电池组的拆装困难。如出现电池组中个别节损坏后，将带有损坏电池的模块进行更换即可，简化了燃料电池组中坏电池的修复工序，节约了大量燃料电池修复的人力和物力；有助于燃料电池事业的发展。
2、采用本发明可以实现燃料电池组的模块化组装，提高了燃料电池组的组装效率；提高了电池组的组装质量；简化电池组维修的工作量和维修成本；有助于实现燃料电池组的商品化生产。
图1为A型双极板结构示意图。
图2为B型双极板结构示意图。
图3为A型MEA结构示意图。
图4为B型MEA结构示意图。
图5为20节A型燃料电池模块示意图。
图6为20节B型燃料电池模块示意图。
图7为180节模块化电池组示意图。
具体实施例方式
本发明是将电池组分为多个单元模块进行组装，电池组模块由燃料电池双极板和MEA组成。如图1-2所示，燃料电池双极板分A型双极板1和B型双极板2两种结构，如图3-4所示；MEA结构也分A型MEA 3和B型MEA 4两种。由A型双极板1和A型MEA 3组装成20节的A型燃料电池模块5，如图5所示；由B型双极板2和B型MEA 4组装成20节的B型燃料电池模块6，如图6所示；然后根据电池组功率大小将多个燃料电池组模块5和6组装在一起构成一个大功率电池组。本发明的具体结构及组装工艺如下本发明的此类燃料电池双极板与原先的双极板结构基本相同，只是在双极板两侧带有可固定的螺栓孔的耳朵11、21(见图1-2)；MEA的外形结构与双极板的外形结构基本相同，侧面带有螺栓孔的耳朵31、41(见图3-4)；将20节此类双极板与MEA组装在一起，用螺钉固定好，做成燃料电池模块(见图5、6)，将模块进行电化学性能测试，符合要求后，将其存放起来，以备组装电池组使用；组装电池组时，根据电池组的功率要求，将多个实验好的燃料电池模块5、6，利用端板7和固定螺杆8将燃料电池模块组装在一起，获得所需要的模块化电池组(见图7)；利用此种方法可以快速的进行电池组的组装，而且电池组的组装成功率很高，极大提高了电池组装的效率；此方法不但有效提高电池组的组装效率，同时也可以提高电池组的修复效率，降低电池组的修复成本；电池组中个别节运行过程中出现损坏时，只将出现损坏电池的模块进行更换即可，简单方便，有效降低电池组拆卸时单元部件的损坏和减少人力资源的使用；实施例1组装一台50kW的燃料电池组，原先的组装电池组时，需对180节单电池进行组装，无法保证电池组一次组装成功，如个别节损坏(膜漏、双极板漏及电池短路)需要进行拆除重装，浪费大量的人力物力，如组装50kW-03-2003时，检测时发现54节和113节点电池有问题，因此对50kW-01-2004电池组进行全部拆除重新组装，用了3天时间，并且有许多密封元件损坏，造成大量的人力、物力损失；如改为模块化组装50kW-02-2004时，将9个预制好的模块(20节单电池为一模块)组装在一起形成一个50kW的电池组，一次成功；组装方便、简单，成功率高；同样是模块化组装50kW-03-2004电池组运行中68节出现损坏，需对电池组进行修复，只是将第四个模块换掉，只花费半天的时间即将电池组修复；节约了大量的人力物力。
权利要求
1.燃料电池组模块，具有双极板、MEA，其特征在于所述双极板两侧设置带有螺栓孔的耳朵，MEA两侧设置与双极板相对应、带有螺栓孔的耳朵，双极板和MEA通过连接件穿过螺栓孔组装成燃料电池组模块。
2.按照权利要求1所述燃料电池组模块，其特征在于所述电池组模块为10节或20节单电池构成的单元模块。
3.燃料电池组的模块化组装方法，其特征在于首先将燃料电池组分为多个单元模块进行组装，由双极板和MEA组装成燃料电池组模块，在双极板两侧带有可固定的螺栓孔的耳朵，MEA两侧设置与双极板相对应、带有螺栓孔的耳朵，双极板和MEA通过连接件穿过螺栓孔组装在一起，做成燃料电池组模块，将模块进行电化学性能测试，符合要求后，将其存放起来，以备组装电池组使用；组装电池组时，根据电池组的功率要求，将多个燃料电池模块利用端板和固定螺杆将燃料电池模块组装在一起，获得所需要的模块化电池组。
4.燃料电池组的模块化修复方法，其特征在于在电池组中个别节运行过程中出现损坏时，将出现损坏电池的模块进行更换修复。
全文摘要
本发明涉及燃料电池领域，具体为一种燃料电池组模块及燃料电池组的模块化组装及修复方法。燃料电池组模块双极板和MEA通过连接件组装成燃料电池组模块；首先将燃料电池组分为多个单元模块进行组装，由双极板和MEA组装成燃料电池组模块，组装电池组时，根据电池组的功率要求，将多个燃料电池模块利用端板和固定螺杆将燃料电池模块组装在一起，获得所需要的模块化电池组；电池组中个别节运行过程中出现损坏时，将出现损坏电池的模块进行更换修复。该方法对电池组组装结构作以改进，电池组进行模块化组装，采用这种方法可以有效提高电池组的组装成功率，同时为电池组的修复做好基础；提高了电池组装的效率；降低电池组的修复成本。
文档编号H01M8/00GK1787264SQ200410082919
公开日2006年6月14日 申请日期2004年12月10日 优先权日2004年12月10日
发明者燕希强, 洪有陆, 罗晓宽, 张海峰, 侯明, 明平文, 衣宝廉 申请人:中国科学院大连化学物理研究所