复合板、集电堆及其安装方法与流程

1.本发明涉及一种复合板、集电堆及其安装方法。


背景技术：

2.近年来，随着氢能产业的蓬勃发展，燃料电池电堆正在形成新的发展方向，多家燃料电池电堆企业均在布局最新一代产品，均以大功率、长寿命、高功率密度等性能为研发方向；在pemfc电堆结构中，电极的引出方式一直是一个难以解决的问题，一方面由于电堆运行时电压高、电流大，集电板需要将电堆产生的电能传输出去，因此要有很好的载流能力；另一方面，集电板如何做到与水路隔离，避免水路中弱酸性离子的侵蚀，也会造成电堆整体的绝缘强度不足；另外在工程中如何增加集电板制备的工艺性，在保证质量前提下提高集电板的工作寿命，也是需要不断研发的重点。
3.通常情况下电堆集电板都设计整体的一块，如丰田电堆的结构，这样集电板不可避免地需要与水路造成接触，尽管集电板会采取各种防腐蚀的措施如镀金、镀银、去离子水等，但长期运行或系统冷却水不洁后都会对集电板造成侵蚀，使电堆内部环境逐渐恶化，进一步使整体绝缘性能下降，甚至事故产生。而大多情况下集电板与绝缘板是分开设计、分开加工、分别组装的，所以如何保证加工的精度及加工效率，降低组装难度，也是急需解决的问题。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中集电板被侵蚀的缺陷，提供一种复合板、集电堆及其安装方法。
5.本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
6.一种复合板，所述复合板包括绝缘板、集电板和出水孔，所述绝缘板和所述集电板设置成一体成型结构，所述绝缘板的一侧表面上设有与所述集电板的形状对应的集电腔，所述集电板放置在所述集电腔内，所述集电板的边缘和所述集电腔的内周面相贴合，所述集电板的厚度等于所述集电腔的深度，所述出水孔贯穿设置在所述绝缘板上，且与所述集电板间隔设置。
7.在本方案中，采用将以往技术中分开设计并组装的绝缘板和集电板设置成一体成型的结构形式，这种结构形式不仅能实现绝缘和集电的功能，也能保证集电堆水路部分的正常传输。本技术中将集电板嵌入设置在绝缘板的中间位置上，并且使得绝缘板和集电板靠近集电堆内部的一侧表面处于同一水平面上，同时在集电板的周围也就是在绝缘板上贯穿设置出水孔供集电堆内部的水路输送，以此使得集电板与集电堆的内部无缝隙的贴合，一方面保证了集电板继续发挥集电并导出电流的作用，另一方面保证了集电堆内部的水路只需要从集电堆的内部到出水孔之间连贯的输送，接触不到集电板，进而避免了集电板被水路的侵蚀，也保证了集电板的完整性，提高了集电板的使用寿命，也大幅度地提高了复合板的绝缘性能，可以使得集电堆安全高效的运行。同时，将集电板和绝缘板设置成一体成型
结构，便于复合板的注塑成型生产和加工，保证了集电堆零部件的一致性要求，也满足了集电堆工程化的需要。
8.较佳地，所述集电板包括导出部和底部平板，所述导出部位于所述底部平板靠近所述绝缘板的一侧上，并且在所述绝缘板朝向所述底部平板的一侧表面上设有用于容纳所述导出部的通孔。
9.在本方案中，将导出部设置在底部平板且靠近绝缘板的一侧表面上的中间位置上，该导出部向绝缘板的方向延伸，同时在绝缘板上设置了可以容纳导出部的通孔，致使复合板构成一个底部平板和绝缘板形成的平面，加上一个延伸出平面的导出部的这种结构形式，采用这种结构形式，不仅可以实现底部平板和导出部共同传输电流的作用，还节省了复合板的空间，提高了复合板的空间利用率。
10.较佳地，所述底部平板和所述导出部设置成一体成型结构。
11.在本方案中，将集电板中的底部平板和导出部构成一体成型结构，不仅便于集电板的注塑成型生产和加工和复合板的加工，且方便工作人员的拆卸与维修。
12.较佳地，在所述底部平板上设有和所述绝缘板相配合的第一定位部，在所述绝缘板上对应的设有第二定位部，在所述绝缘板上设有和所述导出部相配合的第三定位部，在所述导出部上对应的设有第四定位部。
13.在本方案中，由于集电板包括底部平板和导出部两个部分，同时集电板是嵌入式安装在绝缘板内，所以在安装构成复合板的过程中，为了加强紧固各部件之间的连接关系，所以分别设置了定位部：在底部平板上设有和绝缘板相配合的第一定位部，在绝缘板上对应的设有第二定位部，采用这种结构形式保证了底部平板紧固牢靠的安装在绝缘板上；在绝缘板上设有和导出部相配合的第三定位部，在导出部上对应的设有第四定位部，采用这种结构形式保证了导出部可以固定安装在绝缘板的通孔内，且保证了导出部和底部平板的紧密连接，保证电流的正常传输。所以在复合板上设置第一定位部和第二定位部，提高了复合板上各部件之间连接的稳固性，充分发挥各部件能起到的作用。
14.较佳地，所述出水孔位于所述集电板的周向并贯穿设置在所述绝缘板上，且各所述出水孔间隔设置。
15.在本方案中，为了保证集电板集电的同时，也要避免集电板被水路的侵蚀，同时也要保证集电堆内水路的正常传输，所以将出水孔设置在集电板的周向，且贯穿绝缘板设置，满足集电堆上水路传输的功能。同时，将出水孔的数量设置成多个，可以更进一步的实现水路的传输，实现水压的平稳。
16.一种集电堆，所述集电堆包括如上所述任意一项所述的复合板。
17.在本方案中，将复合板应用到集电堆内，更加能充分发挥其传输电流，绝缘集电堆等作用。
18.较佳地，所述集电堆包括双极板、燃料电池堆和端板，所述集电堆以所述燃料电池堆为中心，所述燃料电池堆的两侧均从内向外依次设有所述双极板、复合板和所述端板，且所述集电堆为对称结构。
19.较佳地，所述绝缘板朝向所述端板的一侧与所述端板贴合并连接于所述端板，所述集电板朝向所述双极板的一侧与所述双极板贴合并连接于所述双极板。
20.在本方案中，复合板上的绝缘板与端板的密切贴合，可以避免端板上带电，充分发
挥绝缘板的绝缘性能；复合板上的集电板与双极板的密切贴合，可以实现集电板汇流传输电流的作用，充分发挥集电堆的集电功能。将集电堆采用这种结构形式，同时实现了复合板的集电和绝缘的性能，实现了一物多用，且将集电板和绝缘板构成一体成型的复合板安装在端板和双极板之间，便于工作人员对集电堆的拆卸和安装，简便了工作人员的操作。
21.较佳地，所述集电板的面积和其接触的所述双极板的面积大小相同。
22.在本方案中，集电板的面积和其接触的双极板的面积大小相同，可以避免集电板被水路侵蚀，保证了集电板的完整性，提高了集电板的使用寿命。
23.较佳地，所述端板上设有和所述出水孔对应的通道，所述通道的一端和所述出水孔连通，所述通道的另一端和外界连通。
24.在本方案中，在端板上设置了和集电板对应一致的用于出水的通道，以及气体传输的通道，保证了集电堆内部和外界之间水路、气体的正常运输。
25.较佳地，在靠近所述端板的所述绝缘板的边缘上设有凸出部，所述凸出部朝向所述端板的方向延伸，用于包覆所述端板。
26.在本方案中，采用这种结构形式，将绝缘板上的凸出部完全包覆住端板，将端板和集电板完全分开，在端板和集电板之间安装绝缘板，使得端板和集电板无法接触，充分避免了端板因集电板的电流汇集而带电，使得集电堆的外部处于一个不带电的绝缘状态，保证了集电堆的安全运行，避免了不必要的安全隐患。
27.较佳地，所述集电板包括导出部和底部平板，所述端板上设有容纳所述导出部的伸出孔。
28.在本方案中，集电板包括导出部和底部平板，为了适应复合板的结构形式，所以在端板上设置用于容纳导出部的伸出孔，可以实现电流从内部双极板上汇集并从导出部传输到外界。
29.较佳地，在所述伸出孔的内壁面上设有隔离套，且所述隔离套套设在所述导出部上。
30.在本方案中，为了避免端板上带电，所以在端板上的伸出孔的内壁面上设置隔离套，并且将隔离套套设在导出部上。如上所述，导出部带电，所以设置隔离套可以使得端板和导出部无法接触，充分避免了端板因导出部的电流传输而带电，使得集电堆的外部处于一个不带电的绝缘状态，保证了集电堆的安全运行，避免了不必要的安全隐患。
31.一种集电堆的安装方法，所述集电堆为如上所述任意一项所述的集电堆，所述安装方法包括以下步骤：
32.s11、在燃料电池堆的两侧分别安装双极板；
33.s12、依次将复合板和端板安装在双极板上；
34.s13、采用压紧件将电池堆紧固连接在一起。
35.本发明的积极进步效果在于：该复合板、集电堆及其安装方法将集电板和绝缘板设置成一体成型结构，并且使得绝缘板和集电板靠近集电堆内部的一侧表面处于同一水平面上，同时在集电板的周围也就是在绝缘板上贯穿设置出水孔供集电堆内部的水路输送，以此使得集电板与集电堆的内部无缝隙的贴合，一方面保证了集电板继续发挥集电并导出电流的作用，另一方面保证了集电堆内部的水路只需要从集电堆的内部到出水孔之间连贯的输送，接触不到集电板，进而避免了集电板被水路的侵蚀，也保证了集电板的完整性，提
高了集电板的使用寿命，也大幅度的提高了复合板的绝缘性能，可以使得集电堆安全高效的运行。同时，将集电板和绝缘板设置成一体成型结构，便于复合板的注塑成型生产和加工，保证了集电堆零部件的一致性要求，也满足了集电堆工程化的需要。
附图说明
36.图1为本发明较佳实施例的集电堆的整体结构示意图。
37.图2为本发明较佳实施例的集电堆的侧视图。
38.图3为本发明较佳实施例的复合板的整体结构示意图。
39.图4为本发明较佳实施例的复合板另一视角的整体结构示意图。
40.图5为本发明较佳实施例的复合板和端板结合的侧视图。
41.图6为图2中a处局部放大示意图。
42.图7为图5中b处局部放大示意图。
43.图8为图5中c处局部放大示意图。
44.图9为本发明较佳实施例集电堆安装方法的流程示意图。
45.附图标记说明：
46.复合板 1
47.绝缘板 11
48.通孔 111
49.集电板 12
50.底部平板 121
51.导出部 122
52.集电腔 13
53.出水孔 14
54.第一定位部 15
55.第二定位部 16
56.第三定位部 17
57.第四定位部 18
58.集电堆 2
59.燃料电池堆 21
60.双极板 22
61.端板 23
62.通道 231
63.伸出孔 232
64.隔离套 2321
65.凸出部 24
66.压紧件 25
具体实施方式
67.下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在的实施例
范围之中。
68.如图1-8所示，本技术提供一种复合板1，复合板1包括绝缘板11和集电板12，且复合板1和绝缘板11构成一体成型结构，改变了以往技术的分开注塑生产和加工的缺点。
69.具体地，在绝缘板11的一侧表面上设置集电腔13，该集电腔13用于容纳集电板12，集电板12的周面和集电腔13的内壁面相贴合，二者之间无缝隙、密切贴合，而且，集电腔13的深度和集电板12的厚度一致，即集电板12的外侧面和绝缘板11处于同一水平面上。同时，在集电板12的周围设置出水孔，出水孔14与集电板12间隔设置，并且出水孔14贯穿设置在绝缘板11上。其中，在本实施方式中，如图3-5所示，集电板12包括导出部122和底部平板121。在本实施方式中，底部平板121和导出部122构成一体成型结构。集电板12采用铜板等优秀的导电材料制备，表面进行防腐蚀处理，以延长使用寿命。绝缘板11采用绝缘性能较好的非金属材料制备。
70.具体地，在绝缘板11的一侧表面上设有和集电板12的形状对应的集电腔13，该集电腔13用于放置集电板12，也就是集电板12的底部平板121嵌入设置在绝缘板11上，底部平板121的边缘和集电腔13的内周面相贴合，底部平板121的厚度等于集电腔13的深度，底部平板121和周围的绝缘板11处于同一平面上。
71.具体地，集电板12的导出部122设置在底部平板121靠近绝缘板11的一侧表面上，且在绝缘板11上，对应的设有用于容纳导出部122的通孔111，在本实施方式中，该导出部122具体形状为柱体状，该柱体状向绝缘板11的方向延伸，并延伸出通孔111，用于将底部平板121汇集产生的电流通过导出部122延伸出去。将导出部122设置成这种结构形式，不仅可以实现底部平板121和导出部122共同传输电流的作用，还节省了复合板1的空间，提高了复合板1的空间利用率。
72.同时，在集电板12的周向，绝缘板11上贯穿设置出水孔14，且出水孔14与集电板12间隔设置，设置出水孔14用于水路的传输。在本实施方式中，出水孔14的数量为多个，并将各个出水孔14间隔设置，满足了集电堆2出水管路的结构设计，将出水孔14对应集电堆2上的出水管路，保证水路的正常运输。同时，将出水孔14的数量设置成多个，可以更进一步的实现水路的传输，实现水压的平稳。
73.采用上述结构形式，使得集电板12的底部平板121和集电堆2的反应区完全贴合，一方面保证了集电板12继续发挥集电并导出电流的作用，另一方面保证了集电堆2内部的水路只需要从集电堆2的内部到出水孔14之间连贯的输送，接触不到集电板12，进而避免了集电板12被水路的侵蚀，也保证了集电板12的完整性，提高了集电板12的使用寿命，也大幅度地提高了复合板1的绝缘性能，可以使得集电堆2安全高效的运行。同时，将集电板12和绝缘板11设置成一体成型结构，便于复合板1的注塑成型生产和加工，便捷了工作人员的拆卸与维修，也保证了集电堆2零部件的一致性要求，也满足了集电堆2工程化的需要。
74.而且，如图7-8所示，由于集电板12包括底部平板121和导出部122两个部分，同时集电板12是嵌入式安装在绝缘板11内，所以在安装构成复合板1的过程中，为了加强紧固各部件之间的连接关系，所以分别设置了定位部：在底部平板121上设有和绝缘板11相配合的第一定位部15，在绝缘板11上对应的设有第二定位部16，采用这种结构形式保证了底部平板121紧固牢靠的安装在绝缘板11上；在绝缘板11上设有和导出部122相配合的第三定位部17，在导出部122上对应的设有第四定位部18，采用这种结构形式，保证了导出部122可以固
定安装在绝缘板11的通孔111内，且保证了导出部122和底部平板121的紧密连接，保证电流的正常传输。所以在复合板1上设置第一定位部15和第二定位部16，提高了复合板1上各部件之间连接的稳固性，充分发挥各部件能起到的作用。
75.如图1-2所示，将上述的复合板1应用到集电堆2内。
76.绝缘板11朝向端板23的一侧与端板23贴合并连接于端板23，集电板12朝向双极板22的一侧与双极板22贴合并连接于双极板22。其中，复合板1上的绝缘板11与端板23的密切贴合，可以避免端板23上带电，充分发挥绝缘板11的绝缘性能；复合板1上的集电板12与双极板22的密切贴合，可以实现集电板12汇流传输电流的作用，充分发挥集电堆2的集电功能。同时，端板23为不带电体，在端板23和双极板22之间设置复合板1，具体地说就是在端板23和集电板12之间设置绝缘板11，可以使得端板23一直处于不带电的状态下，使得集电堆2可以处于安全的情况下工作。将集电堆2采用这种结构形式，同时实现了复合板1的集电和绝缘的性能，实现了一物多用，且将集电板12和绝缘板11构成一体成型的复合板1安装在端板23和双极板22之间，便于工作人员对集电堆2的拆卸和安装，简便了工作人员的操作。
77.具体地，集电板12的面积和其接触的双极板22的面积大小相同，可以避免集电板12被水路侵蚀，保证了集电板12的完整性，提高了集电板12的使用寿命。
78.其中如图6所示，如上，端板23为不带电体，为了保证端板23时刻处于不带电的状态下，在靠近端板23的绝缘板11的边缘上设有凸出部24，凸出部24朝向端板23的方向延伸，包覆住该端板23。采用这种结构形式，可以将端板23和集电板12完全分开，在端板23和集电板12之间安装绝缘板11，使得端板23和集电板12无法接触，充分避免了端板23因集电板12的电流汇集而带电，使得集电堆2的外部处于一个不带电的绝缘状态，保证了集电堆2的安全运行，避免了不必要的安全隐患。同时，在端板23和复合板1的边缘处设置凸出部24，增强了其之间的连接，保证集电堆2连接的稳固性。
79.同时，当复合板1安装在集电堆2的内部时，为了适应复合板1的结构形式，所以在端板23上设置用于容纳导出部122的伸出孔232，可以实现电流从内部双极板22上汇集并从导出部122传输到外界。
80.而且，导出部122带电，端板23不能带电，所以为了避免产生安全隐患，在伸出孔232的内部面上设有隔离套2321，并且将隔离套2321套设在导出部122上，设置隔离套2321可以使得端板23和导出部122无法接触，充分避免了端板23因导出部122的电流传输而带电，使得集电堆2的外部处于一个不带电的绝缘状态，保证了集电堆2的安全运行，避免了不必要的安全隐患。
81.如图1所示，为了满足集电堆2内部水路、气体的正常传输，所以在端板23上设置了和集电板12对应一致的用于出水的通道231，以及气体传输的通道231，保证了集电堆2内部和外界之间水路、气体的正常运输。
82.在本实施方式中，在端板23上设置的通道231便是开水路、氢气路、空气路的通道231。
83.如图1和9所示，一种集电堆2的安装方法，该安装方法采用的集电堆2为如上的集电堆2。
84.s11、在燃料电池堆21的两侧分别安装双极板22。
85.s12、依次将复合板1和端板23安装在双极板22上。
86.在具体实施时，以燃料电池堆21为中心，从内向外，依次将复合板1和端板23安装在双极板22上，且集电堆2以燃料电池堆21为中心，成对称结构。
87.具体地，复合板1上的绝缘板11与端板23密切贴合，复合板1上的集电板12与双极板22密切贴合。
88.在其他情况下，集电堆2内部还需将膜电极安装在双极板22和复合板1之间。
89.s13、采用压紧件25将电池堆紧固连接在一起。虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。