一种夹紧装置、燃料电池或电解池的制作方法

本发明属于固体氧化物电堆，尤其是涉及一种夹紧装置、燃料电池或电解池。用于平板式固体氧化物燃料电池电堆(sofc)以及固体氧化物电解电池(soec)电堆。

背景技术：

1、平板式固体氧化物燃料电池(sofc)以及平板式固体氧化物电解电池(soec)以下简称“电堆”通常由数个单独的电池单元组成,其中包括连接体和电池片，电池片包括阳极、阴极和固体氧化物电解质，连接体两侧分别包含阳极流场和阴极流场，每个电池片与连接体交替摆放。原料和空气分别通过歧管系统经连接体内部通道系统分别流经每个电池单元。在工作期间，每个电池单元具有独立的电化学电压。连接体用作在不同的通道中向电池单元引入空气和原料，从一个电池单元收集电子并将电子传播和输送到相邻电池单元。

2、内部通道系统的壁必须是气密的以避免气体向外部环境泄漏或空气和原料的混合。一般需要用玻璃/云母等密封材料来密封电池片和连接体来保证密封有效性。

3、电堆内空气和原料的通行路径不一致，其通行路径参考pem燃料电池的空冷型电堆，这种情况下空气是与外界空气环境是相通的，并不是完全密封在连接体内流道，但是由于高温的情况，不能像pem空冷堆型为电堆配置相应尺寸风扇来保证空气的流通，此时就需要电堆的夹紧结构在保持压缩力的同时又要保证空气的进出口是两个独立密封的腔体，这对电堆结构有相当的挑战。

4、常见的固体氧化物高温电堆的夹紧结构就是螺栓锁紧且螺栓伸长到低温区辅助施加弹簧/碟簧等方式来保证电堆的压缩力以及缓冲高温下电堆膨胀的情况。但是这种夹紧方式在高温的环境中会导致拉杆有形变，端板从平面变凸面的形变风险。

5、采取类似于空冷电堆的方式的原因，固体氧化物电堆的压力损失需要控制的极低，连接体不能采用一些比较复杂的流道，那样会影响电堆的整体效率同时对电堆的密封也是极大的挑战。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种夹紧装置、燃料电池或电解池，至少部分的解决现有技术中存在的形变问题。

2、第一方面，本公开实施例提供了一种夹紧装置，包括：用于容纳堆芯的密封结构以及穿过所述密封结构的顶板的螺纹顶丝，所述螺纹顶丝朝向所述堆芯的一端连接有受力端板，所述受力端板作用于所述堆芯，所述螺纹顶丝位于所述密封结构外部的部分螺接有螺母，旋转所述螺母使得所述受力端板朝向所述堆芯移动，并将所述堆芯压紧。

3、可选的，还包括进气端板，所述进气端板密封地连接于所述密封结构的底端。

4、可选的，所述进气端板外侧设置进出气板块，所述进出气板块外侧设置有连接至所述堆芯正负极的集电柱。

5、可选的，所述密封结构还包括侧板组件，该侧板组件包括相对设置的第一空气侧板、第二空气侧板以及分别连接于所述第一空气侧板和所述第二空气侧板之间的第一密封侧板和第二密封侧板。

6、可选的，所述第一密封侧板和所述第二密封侧板朝向所述堆芯的一侧分别设置有密封材料。

7、可选的，所述第一空气侧板和所述第二空气侧板上形成有巡检孔位。

8、可选的，所述密封结构还包括限位组件，该限位组件包括两排间隔设置的限位分组件，每组限位分组件包括限位支撑块以及位于该限位支撑块两端的限位件，所述侧板组件围绕于所述限位组件的外侧。

9、可选的，所述进气端板朝向所述堆芯的一侧设置有限位结构定位孔，所述限位件穿设于该限位结构定位孔内。

10、可选的，所述进气端板朝向所述堆芯的一侧放置有绝缘垫片。

11、第二方面，本公开实施例提供了一种燃料电池或电解池，包括第一方面任意一项所述的夹紧装置。

12、本发明提供的夹紧装置，通过设置螺纹顶丝进行夹紧，螺纹顶丝的夹紧方式相对螺杆锁紧电堆的方式更可靠，受力均匀度更好，在从而达到减小高温工作环境下电堆变形的目的。

13、另外，受力端板依靠限位结构支撑，因为零部件加工时存在误差，堆芯高度会存在不一致的情况，在调节顶丝时，受力端板可以根据顶丝旋转变动调节堆芯高度形成密封。

14、开放式空气歧管流道的通过电堆密封侧板以及密封侧板形成密封腔体，保证空气分布均匀以及空气进出口腔体的密封问题。

15、限位结构同时兼顾电堆堆芯堆叠的定位功能，在堆叠过程中，可以依靠限位结构来保持堆叠一致性以及电堆转运过程中的电堆保护功能。

16、进气端板外侧设置进出气板块，进出气板块为可拆卸，较原有电堆进出气进口焊接的情况更利于电堆的安装拆卸，提升了电堆安装以及后期维修维护效率。

技术特征：

1.一种夹紧装置，其特征在于，包括：用于容纳堆芯的密封结构以及穿过所述密封结构的顶板的螺纹顶丝，所述螺纹顶丝朝向所述堆芯的一端连接有受力端板，所述受力端板作用于所述堆芯，所述螺纹顶丝位于所述密封结构外部的部分螺接有螺母，旋转所述螺母使得所述受力端板朝向所述堆芯移动，并将所述堆芯压紧。

2.根据权利要求1所述的夹紧装置，其特征在于，还包括进气端板，所述进气端板密封地连接于所述密封结构的底端。

3.根据权利要求2所述的夹紧装置，其特征在于，所述进气端板外侧设置进出气板块，所述进出气板块外侧设置有连接至所述堆芯正负极的集电柱。

4.根据权利要求2所述的夹紧装置，其特征在于，所述密封结构还包括侧板组件，该侧板组件包括相对设置的第一空气侧板、第二空气侧板以及分别连接于所述第一空气侧板和所述第二空气侧板之间的第一密封侧板和第二密封侧板。

5.根据权利要求4所述的夹紧装置，其特征在于，所述第一密封侧板和所述第二密封侧板朝向所述堆芯的一侧分别设置有密封材料。

6.根据权利要求4所述的夹紧装置，其特征在于，所述第一空气侧板和所述第二空气侧板上形成有巡检孔位。

7.根据权利要求4所述的夹紧装置，其特征在于，所述密封结构还包括限位组件，该限位组件包括两排间隔设置的限位分组件，每组限位分组件包括限位支撑块以及位于该限位支撑块两端的限位件，所述侧板组件围绕于所述限位组件的外侧。

8.根据权利要求7所述的夹紧装置，其特征在于，所述进气端板朝向所述堆芯的一侧设置有限位结构定位孔，所述限位件穿设于该限位结构定位孔内。

9.根据权利要求4所述的夹紧装置，其特征在于，所述进气端板朝向所述堆芯的一侧放置有绝缘垫片。

10.一种燃料电池或电解池，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任意一项所述的夹紧装置。

技术总结
本发明提供了一种夹紧装置、燃料电池或电解池，其中，夹紧装置，包括：用于容纳堆芯的密封结构以及穿过所述密封结构的顶板的螺纹顶丝，所述螺纹顶丝朝向所述堆芯的一端连接有受力端板，所述受力端板作用于所述堆芯，所述螺纹顶丝位于所述密封结构外部的部分螺接有螺母，旋转所述螺母使得所述受力端板朝向所述堆芯移动，并将所述堆芯压紧。用于平板式固体氧化物燃料电池电堆(SOFC)以及固体氧化物电解电池(SOEC)电堆。通过设置螺纹顶丝进行夹紧，螺纹顶丝的夹紧方式相对螺杆锁紧电堆的方式更可靠，受力均匀度更好，在从而达到减小高温工作环境下电堆变形的目的。

技术研发人员：张炳林,陈有鹏,胡浩然
受保护的技术使用者：北京思伟特新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21