一种燃料电池电堆、装配方法以及燃料电池系统与流程

专利2023-06-16  116



1.本发明涉及燃料电池技术领域,具体涉及一种燃料电池电堆、装配方法以及燃料电池系统。


背景技术:

2.质子交换膜燃料电池(proton excdange membrane fuel cell,pemfc)是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的发电装置,其具有工作温度低、启动快、比功率高、结构简单和操作方便等优点,因此燃料电池被广泛地应用于汽车行业、能源发电、船舶工业、航空航天、家用电源等行业。
3.双极板和膜电极是燃料电池堆中的重要组成部分,双极板用于分配燃料、导电和支撑膜电极,膜电极是电化学反应发生的场所,双极板和膜电极堆叠并串联后组成燃料电池电堆。一个燃料电池又称为单电池,为了提高整个燃料电池的输出功率,通常会将多个单电池通过串联的方式层叠组合起来,并与端板组件、集流板组件和绝缘板组件组装形成裸堆,而后通过紧固组件将裸堆连接固定得到燃料电池电堆。
4.但是现有技术中的燃料电池电堆,存在无法兼顾电堆高度一致性和电堆紧固力的控制的技术问题,使得生产的燃料电池电堆与设计的燃料电池电堆的性能存在偏差,性能无法达到最佳设计状态。


技术实现要素:

5.为解决上述技术问题,本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供了一种燃料电池电堆、装配方法以及燃料电池系统,可以保证电堆的高度一致性,同时实现了定尺寸紧固下的紧固力调节。
6.实现本发明技术目的的方案为,一种燃料电池电堆,包括,
7.堆体,包括沿堆叠方向依次设置的盲端端板组件、盲端绝缘板、盲端集流板、堆芯、进气端集流板、进气端绝缘板和进气端板;
8.拉杆组件,两端分别连接所述盲端端板组件和所述进气端板;
9.调节组件,包括至少一个调节板,所述调节板夹设于所述堆体内、且位于所述堆芯沿所述堆叠方向的至少一侧,以调节所述燃料电池电堆的紧固力。
10.在某些实施例中,所述调节板为导电件,且所述调节板与所述堆芯的双极板形状匹配,所述至少一个调节板设置于所述进气集流板和/或所述盲端集流板靠近所述堆芯的一侧。
11.在某些实施例中,所述调节板为绝缘件,所述至少一个调节板设置于所述进气集流板和/或所述盲端集流板远离所述堆芯的一侧。
12.在某些实施例中,所述调节板包括柔性层。
13.在某些实施例中,所述调节板的厚度为0.1mm、0.2mm、0.5mm或1mm;当所述调节板的数量为至少两个,所述至少两个调节板的厚度相同和/或不同。
14.基于同样的发明构思,本发明还提供了一种上述的燃料电池电堆的装配方法,包括以下步骤:
15.计算所述燃料电池电堆的理论紧固力,根据所述理论紧固力确定所述燃料电池电堆的理论高度以及拉杆组件的长度;组装预装裸堆,对所述预装裸堆施加与所述理论紧固力相同的压装力,检测所述预装裸堆的实际高度;
16.比较理论高度与所述预装裸堆的实际高度,获取理论高度与所述预装裸堆的实际高度的高度差,根据所述高度差确定调节组件的厚度d;在所述预装裸堆的堆体中装入厚度为d的所述调节组件,得到裸堆,以使所述裸堆在所述压装力下的实际高度与所述理论高度相匹配;
17.在所述裸堆上安装拉杆组件,得到所述燃料电池电堆。
18.在某些实施例中,所述组装预装裸堆,具体包括:将所述堆体和厚度为b的调节组件按预设的组装顺序堆叠,得到所述预装裸堆;
19.所述在所述预装裸堆的堆体中装入厚度为d的所述调节组件,具体包括,将所述厚度为b的调节组件替换为所述厚度为d的调节组件,并将所述堆体和所述厚度为d的调节组件按预设的组装顺序堆叠,得到所述预装裸堆。
20.在某些实施例中,所述将所述厚度为b的调节组件替换为所述厚度为d的调节组件,具体包括,
21.调整所述调节组件中的调节板的数量和/或调节板的厚度。
22.在某些实施例中,所述调整所述调节组件中的调节板的数量和/或调节板的厚度,具体包括,
23.替换所述预装裸堆中的至少一个所述调节板,和/或,在所述预装裸堆增加/减少至少一个所述调节板;
24.以使当理论高度大于所述预装裸堆的实际高度时,所述调节组件的厚度的变化量a的数值满足c<a<c+0.05mm,其中,a=d-b,c为高度差的数值;
25.以使当理论高度小于所述预装裸堆的实际高度时,所述调节组件的厚度的变化量a的数值满足c-0.05mm<a<c,其中,a=d-b,c为高度差的数值。
26.基于同样的发明构思,本发明还提供了一种燃料电池系统,包括上述的燃料电池电堆。
27.由上述技术方案可知,本发明提供的燃料电池电堆包括堆体、拉杆组件和调节组件;其中:堆体包括沿堆叠方向依次设置的盲端端板组件、盲端绝缘板、盲端集流板、堆芯、进气端集流板、进气端绝缘板和进气端板,满足发电和电能输出。拉杆组件的两端分别连接所述盲端端板组件和所述进气端板,通过定尺寸紧固方案保证燃料电池电堆的高度一致性,并向燃料电池电堆施加紧固力、稳定压缩气体扩散层,同时保证燃料电磁电堆的接触电阻满足要求。调节组件包括至少一个调节板,所述调节板夹设于所述堆体内、且位于所述堆芯沿所述堆叠方向的至少一侧,以调节所述燃料电池电堆的紧固力,由于各零件厚度均有公差,同时堆芯的堆叠存在误差,现有技术中的定尺寸紧固很难达到预设的紧固力,使得燃料电池电堆的实际性能与设计性能存在偏差。本发明通过在装堆过程中增加满足预设紧固力要求的厚度的调节板,通过调整调节组件的总厚度即可实现堆芯紧固力的调节,使燃料电池电堆的实际高度与设计时的理论高度匹配,同时满足定尺寸紧固的要求。
28.本发明提供的装配方法,用于装配上述采用定尺寸紧固方案以及具有调节组件的实施例1中的燃料电池电堆,该装配方法具体包括以下步骤:
29.计算所述燃料电池电堆的理论紧固力,根据所述理论紧固力确定所述燃料电池电堆的理论高度以及拉杆组件的长度,以在实际装堆过程中,通过定尺寸的拉杆组件确定最终装配得到的燃料电池电堆的高度,保证燃料电池电堆的高度一致性;
30.组装预装裸堆,对所述预装裸堆施加与所述理论紧固力数值相同的压装力,检测所述预装裸堆的实际高度,即在理论紧固力的条件下,验证未安装拉杆组件时的预装裸堆的实际高度;
31.比较理论高度与所述预装裸堆的实际高度,获取理论高度与所述预装裸堆的实际高度的高度差,根据所述高度差确定调节组件的厚度d;在所述预装裸堆的堆体中装入厚度为d的所述调节组件,得到裸堆,通过在堆体中增设调节组件,并在装堆过程中,将调节组件的厚度调整至以使所述裸堆在所述压装力下的实际高度与所述理论高度相匹配,同时实现了定尺寸紧固装配下的紧固力调节。
32.对所述裸堆施加所述压装力,在所述裸堆上安装拉杆组件,得到所述燃料电池电堆,由于该燃料电池电堆具有用于调节裸堆高度以及调节紧固力的调节组件,使燃料电池电堆的高度和紧固力同时满足要求,保证了拉杆组件的顺利安装以及安装后的紧固力接近理论紧固力,保住了燃料电池电堆性能的最优应用和使用性能。
附图说明
33.图1为本发明实施例1提供的燃料电池电堆的整体结构示意图;
34.图2我图1中的燃料电池电堆的侧视图;
35.图3为图1中的燃料电池电堆的调节组件为导电件的结构示意图;
36.图4为图1中的燃料电池电堆的调节组件为绝缘件的结构示意图。
37.附图说明:100-燃料电池电堆,101-盲端端板组件,102-盲端绝缘板,103-盲端集流板,104-堆芯,105-进气端集流板,106-进气端绝缘板,107-进气端板,108-盲端端板,109-碟簧支撑板;110-拉杆组件,120-调节板。
具体实施方式
38.通过研究发现,为了最大限度地发挥堆芯的发电能力,保证最优紧固力的应用,一般采用定压力紧固方案,定压力一般会用到类似螺杆或螺丝等带有螺纹的零件,用于电堆高度的紧固。或者理论计算下的定尺寸紧固方案,定尺寸一般不会在电堆高度的紧固方向上用到螺纹。定压力的好处是结构简单,又可以保证最优紧固力得到应用,但缺点是失去了电堆高度一致性的控制,而且拧紧力不一致会导致堆芯上的压力不均匀从而影响电堆的性能;如果用螺杆定压力组装电堆,螺杆通过螺母固定在端板上,螺母以及螺杆头部占用较大体积,减小整堆体积功率密度;如果用螺栓加钢带结合的方式组装电堆,难以保证堆芯与钢带之间的绝缘和堆芯防塌腰的支撑。
39.综上所述,定尺寸的好处是电堆高度一致,堆芯压力均匀,且方便设计防塌腰结构,不足在于失去了紧固力掌控,但现有技术中由于各零件厚度都有公差,最优紧固力无法得到有效应用。
40.为了解决上述技术问题,本发明提供了一种燃料电池电堆、装配方法以及燃料电池系统,可以实现定尺寸紧固下的紧固力调节。下面通过三个具体实施例对本发明内容进行详细介绍:
41.实施例1
42.如图1-图4所示,本实施例提供了燃料电池电堆100包括堆体、拉杆组件110和调节组件;其中:堆体包括沿堆叠方向依次设置的盲端端板组件101、盲端绝缘板102、盲端集流板103、堆芯104、进气端集流板105、进气端绝缘板106和进气端板107,满足发电和电能输出。拉杆组件110的两端分别连接盲端端板组件101和进气端板107,通过定尺寸紧固方案保证燃料电池电堆100的高度一致性,并向燃料电池电堆100施加紧固力、稳定压缩气体扩散层,同时保证燃料电磁电堆的接触电阻满足要求。调节组件包括至少一个调节板120,调节板120夹设于堆体内、且位于堆芯104沿堆叠方向的至少一侧,以调节燃料电池电堆100的紧固力,由于各零件厚度均有公差,同时堆芯104的堆叠存在误差,现有技术中的定尺寸紧固很难达到预设的紧固力,使得燃料电池电堆100的实际性能与设计性能存在偏差。本发明通过拉杆组件110实现定尺寸紧固,保证了燃料电池电堆100的高度,并在定尺寸紧固的基础上,通过在装堆过程中增加满足预设紧固力要求的厚度的调节板120,通过调整调节组件的总厚度即可实现堆芯104紧固力的调节,实现堆芯104紧固力的调节,使燃料电池电堆100的实际高度与设计时的理论高度匹配的同时满足定尺寸紧固力的要求,保证燃料电池电堆100具有尽量小的接触电阻、稳定压缩气体扩散层,保证了燃料电池电堆100的性能。
43.本发明对调节板120的数量和设置位置不做具体限定,只要使调节组件的总厚度满足设计要求,以调整拉杆组件110定尺寸的紧固力要求即可。具体地,将调节组件的设置方案分为以下两种方案:
44.在一些实施方式中,调节板120可以为导电件,且调节板120与堆芯104的双极板形状匹配,至少一个调节板120设置于进气集流板和/或盲端集流板103靠近堆芯104的一侧,用于在堆芯104和进气集流板/盲端集流板103之间传递输出电。本发明对调节组件的设置位置不做具体限定,可选地,当调节板120数量为两个以上时,两个以上调节板120可以分组并分别设置于堆芯104的进气侧和盲端侧,也可以同时设置于堆芯104的进气侧或盲端侧。
45.在一些实施方式中,调节板120还可以为绝缘件,至少一个调节板120设置于进气集流板和/或盲端集流板103远离堆芯104的一侧,每个调节板120均可以选择性地设置在盲端端板组件101和盲端绝缘板102之间或盲端绝缘板102进而盲端集流板103之间或进气端集流板105和进气端绝缘板106之间或进气端绝缘板106和进气端板107之间,即当有两个以上的调节板120时,两个以上调节板120可以连续设置,也可以间隔设置,也可以部分连续堆叠、部分间隔堆叠设置。
46.上述的两种方案中,由于一般进行裸堆的堆叠时采用进气端至盲端的顺序,为了兼顾装配的可操作性,便于做测试确定或调整符合定尺寸紧固力要求的调节组件的厚度,优选地,调节组件设置在堆芯104的盲端侧。
47.需要说明的是,本实施例提供的燃料电池电堆100200,在一些实施方式中,可以与现
48.有技术相同,还包括独立的绝缘板组件,在一些实施方式中,也可以考虑将进气端板107和/或盲端端板组件101设计为铝塑一体的结构,即进气端板107和/或盲端端板组件
101集成了绝缘板的结构,另外在调节板120为绝缘件的时候,绝缘的调节板120设置于堆芯104至少一侧的端板与集流板之间,此时绝缘的调节板120也可作为绝缘板组件使用。
49.为了使具有调节组件的燃料电池电堆100的紧固力可以更接近预设的紧固力,在一些实施方式中,调节板120可以包括可承受压缩的柔性层,本实施例对调节板120以及柔性层不做具体限定,比如调节板120可以可承受压缩的柔性材料,比如橡胶(epdm),也可以将调节板120设置为刚性结构,比如柔性层。说要说明的是,这种方案需要考虑堆芯104密封圈、碟簧(或弹簧)和调节板120等不同材质的压缩-形变特性,以在装堆时确定调节板120的厚度,这种方案计算较为复杂,但更能接近最优紧固力。
50.由于堆体的堆叠存在差异性,为了满足不同燃料电池电堆100的需求,本实施例中,可以将调节板120设置为多种可选厚度,已进行多种组合调整以便调整至最佳的总厚度进而匹配调节紧固力。比如,调节板120的厚度可以为0.1mm、0.2mm、0.5mm或1mm。
51.本发明对拉杆组件110具体设置不做限定,均可参照现有技术,作为一种实施方式,拉杆组件110包括至少四个拉杆,至少四个拉杆分布在堆体的至少两个相对的侧面上,优选地,拉杆至少设置于堆体长边的两个侧面上,以满足紧固压力以及密封的要求。
52.实施例2
53.基于同样的发明构思,本实施例提供了一种装配方法,用于装配上述采用定尺寸紧固方案以及具有调节组件的实施例1中的燃料电池电堆,该装配方法具体包括以下步骤:
54.计算所述燃料电池电堆的理论紧固力,根据所述理论紧固力确定所述燃料电池电堆的理论高度以及拉杆组件的长度,以在实际装堆过程中,通过定尺寸的拉杆组件确定最终装配得到的燃料电池电堆的高度,保证燃料电池电堆的高度一致性;
55.组装预装裸堆,对所述预装裸堆施加与所述理论紧固力数值相同的压装力,检测所述预装裸堆的实际高度,即在理论紧固力的条件下,验证未安装拉杆组件时的预装裸堆的实际高度;
56.比较理论高度与所述预装裸堆的实际高度,获取理论高度与所述预装裸堆的实际高度的高度差,根据所述高度差确定调节组件的厚度d;在所述预装裸堆的堆体中装入厚度为d的所述调节组件,得到裸堆,通过在堆体中增设调节组件,并在装堆过程中,将调节组件的厚度调整至以使所述裸堆在所述压装力下的实际高度与所述理论高度相匹配,同时实现了定尺寸紧固装配下的紧固力调节。
57.对所述裸堆施加所述压装力,在所述裸堆上安装拉杆组件,得到所述燃料电池电堆,由于该燃料电池电堆具有用于调节裸堆高度以及调节紧固力的调节组件,使燃料电池电堆的高度和紧固力同时满足要求,保证了拉杆组件的顺利安装以及安装后的紧固力接近理论紧固力,保住了燃料电池电堆性能的最优应用和使用性能。
58.本发明对预装裸堆的组成不做具体限定,比如,预装裸堆可以为燃料电池电堆的堆体,也可以包括堆体和预设于堆体内的设定厚度的调节组件,但是由于预装裸堆自身的公差会导致预装裸堆的实际高度高于或低于理论高度,当预装裸堆仅包括堆体时,只能在实际高度低于理论高度时通过调节组件实现紧固力的调节。为了保证各种装配情况下均能对紧固力做出适应性的调节,本实施例中,所述组装预装裸堆,具体包括:将所述堆体的盲端端板组件、盲端绝缘板、盲端集流板、堆芯、进气端集流板、进气端绝缘板和进气端板与厚度为b的调节组件按预设的组装顺序堆叠,得到所述预装裸堆;
59.所述在所述预装裸堆的堆体中装入厚度为d的所述调节组件,具体包括,将所述厚度为b的调节组件替换为所述厚度为d的调节组件,并将所述堆体和所述厚度为d的调节组件按预设的组装顺序堆叠,得到所述预装裸堆。
60.在预装裸堆中包含调节组件的情况下,所述在所述预装裸堆的堆体中装入厚度为d的所述调节组件,具体包括,将所述厚度为b的调节组件替换为所述厚度为d的调节组件,并将所述堆体和所述厚度为d的调节组件按预设的组装顺序堆叠,得到所述预装裸堆。
61.由于调节组件紧固压装后的厚度相比于在未紧固压装下的厚度会小一些,为了预留压缩量,本实施例中,所述调整所述调节组件中的调节板的数量和/或调节板的厚度,具体包括,替换所述预装裸堆中的至少一个所述调节板,和/或,在所述预装裸堆增加/减少至少一个所述调节板;以使调节组件的厚度的变化量a与高度差匹配,其中,a=d-b。需要说明的是,由于这种高度本身就很难做到完全相同,此处的匹配是指一定误差范围内的接近。具体的:当理论高度大于所述预装裸堆的实际高度时,所述调节组件的厚度的变化量a的数值满足c<a<c+0.05mm;当理论高度小于所述预装裸堆的实际高度时,所述调节组件的厚度的变化量a的数值满足c-0.05mm<a<c,c均为高度差的数值,以使裸堆在所述理论紧固力的条件下的实际高度更接近于所述理论高度。
62.由于堆体的堆叠存在差异性,为了满足不同燃料电池电堆的需求,本实施例中,可以将调节板设置为多种可选厚度,已进行多种组合调整以便调整至最佳的总厚度进而匹配调节紧固力。本实施例中,所述可选的调节板包括厚度可以为0.1mm、0.2mm、0.5mm或1mm;可以通过多个调节板组合实现0mm~1mm的范围调整,最终加入堆体内的调节组件的调节板的数量以及调节板的厚度组合方式在压装过程中根据压装结果选用。
63.本发明对组装预装裸堆的所述预设组装顺序不做具体限定,具体根据调节组件的至少一个调节板的设置位置决定。当盲端端板组件包括盲端端板、碟簧支撑板以及设置于盲端端板和碟簧支撑板之间的弹性件时,为了便于组装并控制精度,优选地,组装顺序为进气端至盲端。
64.由于调节组件厚度的调整方式存在多种情况,为了降低装配过程的难度,优选地,调节组件的调节板均设置在堆芯的盲端侧,即步骤所述在所述预装裸堆的堆体中装入厚度为d的所述调节组件中,只需在卸去压机的压力后,将位于调节组件的盲端侧的结构取走即可放置调节组件,避免了堆芯的多次堆叠组装,降低装配难度以及减少装配所需时间,有利于提高装配效率。
65.比如,在一些实施方式中,调节板可以是导电材质(如金属或者石墨),外形形状与双极板一致,安装在集流板和堆芯之间内。步骤所述在所述预装裸堆的堆体中装入厚度为d的所述调节组件中,具体包括,卸去压机的压力,需要将盲端集流板及盲端集流板以上的零件全部取走,再放置调节板。这样,可以保证盲端集流板的集耳位置不变,铜排安装位置固定。但取走盲端集流板的时候,需格外小心,避免对靠近盲端集流板的双极板和膜电极产生影响。
66.在一些实施方式中,调节板也可以是不导电材质(如工程塑料),安装在盲端集流板和盲端绝缘板外侧。步骤所述在所述预装裸堆的堆体中装入厚度为d的所述调节组件中,具体包括,卸去压机的压力,取走盲端集流板外侧的零件,再将厚度为d的调节组件放置于盲端集流板,再依次组装盲端绝缘板和盲端端板组件。该方案会导致盲端集流板的集耳位
置是不固定的,铜排需要在保证安全的前提下有容错设计,优点是对已完成组装的堆芯(双极板和膜电极)无影响。
67.所述计算所述燃料电池电堆的理论紧固力,根据所述理论紧固力确定所述燃料电池电堆的理论高度以及拉杆组件的长度,具体包括,计算接触电阻最小的情况下的理论紧固力,根据所述理论紧固力确定所述预装裸堆的高度,记作所述燃料电池电堆的理论高度,并计算得到拉杆组件的长度。本实施例将调节组件的材料以及在紧固力下的变形受压情况纳入燃料电池电堆的理论高度以及拉杆组件的长度设计考虑中,保证未受压状态下厚度为d的调节组件安装至堆体内并受压安装拉杆组件后,燃料电池电堆的实际高度仍然与理论高度匹配。
68.下面以理论紧固力为33kn、预装裸堆中的调节组件的厚度b为1mm为例,对装配方法进行举例说明:
69.根据所述理论紧固力计算得到的理论高度为500.15mm;将堆体和1mm的调节板组装为预装裸堆,向预装裸堆施加33kn的压装力,并测量此时的预装裸堆的实际高度为500mm,比较理论高度与预装裸堆的实际高度,获取的高度差的数值为0.15mm,厚度的变化量a即需与0.15mm匹配,即需额外增加0.15mm的调节板,可选用1片0.2mm的调节板,此时的变化量a的数值为0.2mm。若向预装裸堆施加33kn的压装力,测量得到预装裸堆的实际高度为500.5mm,比较理论高度与预装裸堆的实际高度,获取的高度差c的数值为0.35mm,厚度的变化量a即需与0.35mm匹配,需将1mm的调节板更换为0.65mm的调节组件,可取走预装的1mm厚的调节板,放置3片0.2mm和1片0.1mm的调节板,此时的变化量a的数值为0.3mm。
70.实施例3
71.基于同样的发明构思,本实施例还提供了一种燃料电池系统,包括实施例1提供的燃料电池电堆,本实施例对该燃料电池系统的其他未提及结构不做具体限定,可以参考任一现有技术的实施方式。
72.本实施例提供的燃料电池系统,通过拉杆组件实现定尺寸紧固,保证了燃料电池电堆的高度一致性,并在定尺寸紧固的基础上,通过在装堆过程中增加满足预设紧固力要求的厚度的调节板,通过调整调节组件的总厚度即可实现堆芯紧固力的调节,实现堆芯紧固力的调节,使燃料电池电堆的实际高度与设计时的理论高度匹配的同时满足定尺寸紧固力的要求,保证燃料电池电堆具有尽量小的接触电阻、稳定压缩气体扩散层,保证了燃料电池电堆的性能。
73.尽管已描述了本技术的优选实施例,但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
74.显然,本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样,倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内,则本技术也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征:
1.一种燃料电池电堆,其特征在于,包括,堆体,包括沿堆叠方向依次设置的盲端端板组件、盲端绝缘板、盲端集流板、堆芯、进气端集流板、进气端绝缘板和进气端板;拉杆组件,两端分别连接所述盲端端板组件和所述进气端板;调节组件,包括至少一个调节板,所述调节板夹设于所述堆体内、且位于所述堆芯沿所述堆叠方向的至少一侧,以调节所述燃料电池电堆的紧固力。2.如权利要求1所述的燃料电池电堆,其特征在于,所述调节板为导电件,且所述调节板与所述堆芯的双极板形状匹配,所述至少一个调节板设置于所述进气集流板和/或所述盲端集流板靠近所述堆芯的一侧。3.如权利要求1所述的燃料电池电堆,其特征在于,所述调节板为绝缘件,所述至少一个调节板设置于所述进气集流板和/或所述盲端集流板远离所述堆芯的一侧。4.如权利要求3所述的燃料电池电堆,其特征在于,所述调节板包括柔性层。5.如权利要求1-4中任一项所述的燃料电池电堆,其特征在于,所述调节板的厚度为0.1mm、0.2mm、0.5mm或1mm;当所述调节板的数量为至少两个,所述至少两个调节板的厚度相同和/或不同。6.一种权利要求1-5中任一项的燃料电池电堆的装配方法,其特征在于,包括以下步骤:计算所述燃料电池电堆的理论紧固力,根据所述理论紧固力确定所述燃料电池电堆的理论高度以及拉杆组件的长度;组装预装裸堆,对所述预装裸堆施加与所述理论紧固力相同的压装力,检测所述预装裸堆的实际高度;比较理论高度与所述预装裸堆的实际高度,获取理论高度与所述预装裸堆的实际高度的高度差,根据所述高度差确定调节组件的厚度d;在所述预装裸堆的堆体中装入厚度为d的所述调节组件,得到裸堆,以使所述裸堆在所述压装力下的实际高度与所述理论高度相匹配;在所述裸堆上安装拉杆组件,得到所述燃料电池电堆。7.如权利要求6所述的装配方法,其特征在于,所述组装预装裸堆,具体包括:将所述堆体和厚度为b的调节组件按预设的组装顺序堆叠,得到所述预装裸堆;所述在所述预装裸堆的堆体中装入厚度为d的所述调节组件,具体包括,将所述厚度为b的调节组件替换为所述厚度为d的调节组件,并将所述堆体和所述厚度为d的调节组件按预设的组装顺序堆叠,得到所述预装裸堆。8.如权利要求7所述的装配方法,其特征在于,所述将所述厚度为b的调节组件替换为所述厚度为d的调节组件,具体包括,调整所述调节组件中的调节板的数量和/或调节板的厚度。9.如权利要求8所述的装配方法,其特征在于,所述调整所述调节组件中的调节板的数量和/或调节板的厚度,具体包括,替换所述预装裸堆中的至少一个所述调节板,和/或,在所述预装裸堆增加/减少至少一个所述调节板;以使当理论高度大于所述预装裸堆的实际高度时,所述调节组件的厚度的变化量a的数值满足c<a<c+0.05mm,其中,a=d-b,c为高度差的数值;
以使当理论高度小于所述预装裸堆的实际高度时,所述调节组件的厚度的变化量a的数值满足c-0.05mm<a<c,其中,a=d-b,c为高度差的数值。10.一种燃料电池系统,其特征在于,包括权利要求1-5中任一项所述燃料电池电堆。

技术总结
本发明公开了一种燃料电池电堆、装配方法以及燃料电池系统,可以实现定尺寸紧固下的紧固力调节。该燃料电池电堆包括堆体、拉杆组件和调节组件;其中,堆体包括沿堆叠方向依次设置的盲端端板组件、盲端绝缘板、盲端集流板、堆芯、进气端集流板、进气端绝缘板和进气端板;拉杆组件的两端分别连接所述盲端端板组件和所述进气端板;调节组件,括至少一个调节板,所述调节板夹设于所述堆体内、且位于所述堆芯沿所述堆叠方向的至少一侧,以调节所述燃料电池电堆的紧固力,解决了现有技术中无法兼顾电堆高度一致性和电堆紧固力的控制的技术问题,优化了燃料电池电堆的实际性能,降低了与设计性能的偏差。的偏差。的偏差。


技术研发人员:张迪
受保护的技术使用者:东风汽车集团股份有限公司
技术研发日:2022.07.20
技术公布日:2022/11/1
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