专利名称：燃料电池电堆的封装结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种质子交换膜燃料电池，尤其涉及一种质子交换膜燃料电池电堆的封装结构。
背景技术：
当今全球能源紧张，油价高涨，寻找新能源作为化石燃料的替代品是当务之急。燃料电池被认为是继水力、火力和原子能发电后的第四代发电技术，它通过电催化反应将氧化剂和还原剂的化学能直接转换成电能，是一种高效、安全、清洁、灵活的新型发电技术。其中的质子交换膜燃料电池因其具有效率高、能量密度大、反应温度低、无噪音、无污染等显著优点而在地面发电站、电动车和便携式电源等方面具有广泛的应用前景。当燃料电池发电系统用作车、船等运载工具的动力系统时，燃料电池发电系统又叫做燃料电池发动机。当燃料电池发电系统用作燃料电池发动机时，对周围的使用环境要求比较高，燃料电池在工作过程中，尤其是在室外工作环境，会有大量的灰尘或水侵蚀电堆，这些灰尘或水一旦进入电堆，则将导致电堆漏电、漏氢，甚至使电堆遭到致命性的破坏，另外在汽车使用环境下，震动也会对电堆本身造成极大的影响。为此燃料电池堆需要进行模块化集成封装，达到作为一种符合特定场合用途的一体化设计的防水防尘、抗震、绝缘、隔热、氢气泄露保护以及美观的产品要求。中国专利号为99219220.X的实用新型专利提到现有的两种燃料电池压装方式——内穿螺栓压装方式和外置螺栓压装方式，这两种压装方式存在明显的缺陷，如内穿螺栓压装由于需在导流板、碳纸及膜上打孔而减少了材料的有效电化学面积，使电池的体积比功率降低，而外置螺栓压装容易引起单电池在压装螺栓的垂直方向上发生位移。针对上述两种燃料电池压装方式缺点设计了一种整体封装的外壳，增加了结构的稳定性，可在各种强震动、冲击环境下工作。但是没有考虑到封装外壳的防水防尘以及电绝缘设计。中国专利号为200520047310. 5的实用新型专利针对普通燃料电池堆发电系统零部件集成度不够，太杂、太多，缺少人性化考虑，直接将去点插座，操作开关，安全指示灯等直接设计在壳体上，人性化、产品化、便携式的设计。空气过滤网直接封贴于侧板内侧，起到一定的散热，防水防尘作用。但是忽略了电堆封装外壳的电绝缘问题，并且没有考虑到车用情况下的抗震问题。中国专利号为200710172354. 4的发明专利和专利号为200420019588. 7的实用新型专利都提到了一种大型集成式燃料电池堆的封装与固定，主要为承受较重的燃料电池堆，具有结构牢固、不易变形、维修及拆卸方便等优点。但是没有专门在防水防尘和电绝缘方面进行设计封装。中国专利号为200510026006. 7的发明专利和专利号为200510026005. 2的发明专
利提到一种燃料电池发动机的封装装置，可有效的防尘防水防漏电，并能够及时检测氢气浓度并作出排氢处理，从而有效防止因氢气管路破裂而溢出氢气造成的爆炸。该装置在装置架上设排风口、通风口，排风口向外延伸一排风管，在该排风管上设有排风扇，通风口向外延伸一通风管，在该通风管上设有鼓风机。这种封装装置虽然能起到防水防尘、漏氢安全保护等功能，但是排风扇、鼓风机的运作需要额外的消耗功率，通风管上设有过滤设备，雨水极易损坏。中国专利号为201010153563. 6的发明专利和专利号为201020168188. 8的实用新型专利虽然达到了“一体化设计的防水防尘、抗震、绝缘、隔热、氢气泄露保护等所有的特定要求”，但是零部件较多，重量较重，装配步骤也较繁琐，电堆封装完，体积也偏大。对于上述各种燃料电池电堆模块封装方式在“美观、装配方便性，零部件精简程度，空间节省程度、成本、重量、不方便搬运等方面还缺乏优化”。
发明内容
本发明是要提供一种燃料电池电堆的封装结构，该封装结构零部件少、装配方便、体积小、重量轻、成本低，并且能够实现电堆的防水、防尘、一体化的电堆封装。本发明的技术方案是一种燃料电池电堆的封装结构，包括电堆，左、右半式外壳，电堆前、后端板，左、右半式外壳上、下接插处分别设有对插接触槽，左、右半式外壳封装在电堆的左、右两侧，并通过其上的对插接触槽对插连接成一体，左、右半式外壳与电堆前、后端板分别通过螺钉固定连接。左、右半式外壳上、下对插接触槽内放置密封条。电堆前、后端板与电堆之间分别放置端板密封条。电堆前后安装有方便搬运的手柄，且手柄直接安装在电堆螺杆上。电堆下面装有方便安装于其他设备上的固定脚。每个电堆螺杆上装有防水防尘密封片。本发明的有益效果是
1、采用两半式外壳对插的封装方式
a)美观性增强
利用黄金分割原理，将外壳设计为左右两半，
b)方便装配
只需将两半外壳对插，且外壳无装配方向的要求，零部件精简外壳的左右两半尺寸是相同的，体积减小外壳贴紧端板固定，缩小了体积；
c)降低成本
因两半外壳尺寸相同，只需开一副模具，造型简单，加工方便；
d)重量减轻；
2、两半式外壳对插接触部分表面有贴密封条，实现防水防尘，
3、端板上有密封条，实现防水防尘；
4、电堆前后安装了手柄，方便搬运，手柄直接安装在电堆螺杆上，实现一体化连接，手柄可拆卸，
5、直接利用电堆前后端板作为封装结构的一部分，省去了传统使用的前后封装盖板；
6、电堆装有固定脚，方便安装于其他设备上，
7、每个螺杆上装有防水防尘密封片。
图1是外壳装配立体分解图；图2是外壳以黄金比例I示意图3是外壳对插接触部分表面贴密封条立体示意图；图4是端板上贴密封条立体示意图；图5是安装手柄立体分解示意图；图6是螺丝安装于端板密封条外侧示意图；图7是图8中S处的局部放大图；图8是电堆固定脚立体示意图。
具体实施例方式如图1至图8所示，一种燃料电池电堆的封装结构，包括电堆5，左、右半式外壳1，2，电堆前、后端板3，4，螺钉6，密封条9，端板密封条10，固定脚8，手柄7，防水防尘密封片寸。左、右半式外壳1，2上、下接插处分别设有对插接触槽，左、右半式外壳1，2封装在电堆5的左、右两侧，并通过其上的对插接触槽对插连接成一体，左、右半式外壳1，2与电堆前、后端板3，4分别通过螺钉6固定连接。左、右半式外壳1，2上、下对插接触槽内放置密封条9。电堆前、后端板3，4与电堆5之间放置端板密封条10。电堆5前后安装有方便搬运的手柄7，且手柄7直接安装在电堆螺杆12上。电堆5下面装有方便安装于其他设备上的固定脚8。每个电堆螺杆12上装有防水防尘密封片。本发明的具体结构
(1)采用两半式外壳对插的封装方式
e)美观性增强
利用黄金分割原理，将外壳设计为左右两半，将左、右半式外壳1，2对插装在电堆5上，并锁上螺丝6，见图2;
f)方便装配
只需将两左、右半式外壳1，2对插，且外壳无装配方向的要求，见图1 ；
g)零部件精简
左、右半式外壳1，2的两半尺寸是相同的，
h)体积减小左、右半式外壳1，2贴紧电堆前、后端板3，4固定，缩小了体积；
i)降低成本
因两半外壳尺寸相同，只需开一副模具，造型简单，加工方便；j)重量减轻；
(2)左、右半式外壳1，2对插接触部分表面有贴密封条9，实现防水防尘，见图3:
(3)电堆前、后端板3，4上有端板密封条10，实现防水防尘，见图4，
(4)电堆5前后安装了手柄7，方便搬运，手柄7直接安装在电堆螺杆12上，实现一体化连接，手柄7可拆卸。安装前后手柄7，用盖型螺母11、平垫片13和弹簧垫片14固定，见图5，(5)左、右半式外壳1，2与电堆前、后端板3，4的固定螺丝6在端板密封条10的外侧，见图6，7，
(6)直接利用电堆前、后端板3，4作为封装结构的一部分，省去了传统使用的前后封装盖板；
(7)电堆5装有固定脚8，方便安装于其他设备上。安装前后固定脚，用螺丝、平垫片和弹簧垫片固定，见图8;
(8)每个电堆螺杆12上装有防水防尘密封片。 综上所述来实现电堆的防水、防尘、一体化的电堆封装结构。
权利要求
1.一种燃料电池电堆的封装结构，包括电堆(5)，左、右半式外壳(1，2)，电堆前、后端板(3，4)，其特征在于所述左、右半式外壳(1，2)上、下接插处分别设有对插接触槽，左、右半式外壳(1，2)封装在电堆(5)的左、右两侧，并通过其上的对插接触槽对插连接成一体，左、右半式外壳(1，2)与电堆前、后端板(3，4)分别通过螺钉(6)固定连接。
2.根据权利要求1所述的燃料电池电堆的封装结构，其特征在于所述左、右半式外壳(1，2 )上、下对插接触槽内放置密封条(9 )。
3.根据权利要求1所述的燃料电池电堆的封装结构，其特征在于所述电堆前、后端板(3,4)边框上放置端板密封条(10)。
4.根据权利要求1所述的燃料电池电堆的封装结构，其特征在于所述电堆(5)前后安装有方便搬运的手柄(7 )，且手柄(7 )直接安装在电堆螺杆(12 )上。
5.根据权利要求1所述的燃料电池电堆的封装结构，其特征在于所述电堆(5)下面装有方便安装于其他设备上的固定脚(8 )。
6.根据权利要求4所述的燃料电池电堆的封装结构，其特征在于所述每个电堆螺杆(12)上装有防水防尘密封片。
全文摘要
本发明涉及一种燃料电池电堆的封装结构，包括电堆，左、右半式外壳，电堆前、后端板，左、右半式外壳上、下接插处分别设有对插接触槽，左、右半式外壳封装在电堆的左、右两侧，并通过其上的对插接触槽对插连接成一体，左、右半式外壳与电堆前、后端板分别通过螺钉固定连接。左、右半式外壳上、下对插接触槽内放置密封条。电堆前、后端板边框上放置密封条。该封装结构外形美观、零部件少、装配方便、体积小、重量轻、成本低，并且能够实现电堆的防水、防尘、一体化的电堆封装。
文档编号H01M8/04GK102569853SQ20121000376
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月9日 优先权日2012年1月9日
发明者张超, 徐麟, 沈军, 陈凌云, 陶少龙, 顾荣鑫 申请人:昆山弗尔赛能源有限公司