一种燃料电堆组装结构的制作方法

1.本实用新型涉及燃料电池领域，尤其是涉及一种燃料电堆组装结构。


背景技术：

2.燃料电池是将输入的空气、氢气，转化为水，同时输出电能的装置。随着燃料电池功率增大，燃料电池中重复的金属隔板和膜电极组件(mea)的数量相应增加，在机械和热振动的情况下，各金属隔板和mea之间容易发生共振、位移，导致密封失效，电池因而不能正常工作。
3.现有的方式是在的金属隔板和mea中设置多根贯通的金属杆，并在金属杆上设置塑胶套管，用来抑制共振和位移。但是现有方式存在以下问题：1、对塑胶套管的耐摩擦和切割性能要求很高，否则容易发生破损从而影响安全性。2、塑胶套管不能有效抑制共振和位移。3.金属杆和塑胶套管安装复杂，需要对金属套管的横截面进行特别的设计。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种燃料电堆组装结构。
5.本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
6.一种燃料电堆组装结构，包括依次层叠设置的上端板、上绝缘板、上集流板、堆芯模块、下集流板、下绝缘板和下端板，所述堆芯模块的侧边分布有竖直设置的柱状弹性成型体，所述弹性成型体由塑胶浇注形成，所述弹性成型体的顶端连接上集流板，弹性成型体的底端连接下集流板。
7.进一步地，所述堆芯模块包括层叠设置的多个膜电极组件和多个金属隔板，所述弹性成型体的侧壁上设有延展边，所述延展边插入膜电极组件和金属隔板的缝隙之间。
8.进一步地，所述的延展边长度至少为0.2～5cm。
9.进一步地，所述膜电极组件和金属隔板之间通过密封圈封装。
10.进一步地，所述堆芯模块的侧边分布有偶数个弹性成型体，并且以对称形成分布。
11.进一步地，所述弹性成型体在堆芯模块的侧边上宽度至少为2cm。
12.进一步地，所述弹性成型体的厚度不小于1mm，所述厚度为弹性成型体贴合金属隔板的侧壁外边缘至远离金属隔板的侧壁外边缘之间的距离。
13.进一步地，所述弹性成型体的非贴合面上设有加强板。
14.进一步地，所述弹性成型体的邵氏硬度为20a-90a。
15.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
16.1、本实用新型通过塑胶浇注形成的柱状弹性成型体设置在堆芯模块的侧边，替代传统设置在内部的金属杆结构，不会发生塑胶套管破裂等问题，安全性高；同时，弹性成型体可采用浇注固化的方式进行安装，操作方式简单高效。
17.2、弹性成型体上具有延展边，有效填充了金属隔板和膜电极组件之间的空隙，空
间位阻和大的接触面积大大增强弹性成型体抑制共振和相对位移的能力。
18.3、在弹性成型体上设有加强板，可以提高其强度，提升结构稳定性。
附图说明
19.图1为本实用新型的结构示意图。
20.图2为弹性成型体的局部放大侧视图。
21.附图标记：1、上端板，2、上绝缘板，3、上集流板，4、堆芯模块，41、膜电极组件，42、金属隔板，43、密封圈，44、支撑边框，5、下集流板，6、下绝缘板，7、下端板，8、弹性成型体，81、延展边。
具体实施方式
22.下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
23.如图1和图2所示，本实施例提供了一种燃料电堆组装结构，包括依次层叠设置的上端板1、上绝缘板2、上集流板3、堆芯模块4、下集流板5、下绝缘板6和下端板7。在堆芯模块4的侧边分布有竖直设置的、由塑胶浇注形成的柱状弹性成型体8。弹性成型体8的顶端连接上集流板3、底端连接下集流板5。本实施例通过弹性成型体8的设置可以有效抑制堆芯模块4内膜电极组件41和金属隔板42的共振和位移，提高结构的稳定性。
24.堆芯模块4包括层叠设置的金属隔板42和膜电极组件41，膜电极组件41和金属隔板42之间通过密封圈43封装。具体展开如下：
25.金属隔板42，可以是孤立的两片隔板，分别为阳极极板和阴极极板；也可以是通过焊接、粘接，将阴阳极板结合在一起的双极板。
26.膜电极组件41(mea，为membrane electrode assembly的缩写)，包含有ccm(catalyst coated membrane的缩写)、扩散膜和支撑边框44。其中，ccm包含质子膜和设置在质子膜表面的催化剂层。扩散膜，以碳纸或碳纤维布材料制成，并在碳纸或碳纤维布料表面布置有微孔层mpl。支撑边框44为具有一定厚度的长方形塑料成型体，并通过裁切或冲切等加工方式，除去中部区域，而获得只有四周边缘材料的部件。支撑边框44的材料选自包括为聚酯类、聚酰胺类、聚苯硫醚类、聚砜类、聚酰亚胺类塑料的一种或多种。该支撑材料厚度一般为12.5～350um。支撑边框44与金属隔板42之间并不直接接触，一般是通过密封圈43隔离。密封圈43的弹性结构，一方面可以补充边框和金属隔板42的尺寸公差，另一方面可以通过设置密封圈43的构造尺寸用以限制空气、氢气、水的流动和泄露。密封圈43可以固定在金属隔板42的边缘区域，也可以固定在支撑边框44上下表面。密封圈43的外侧，距金属隔板42外边缘，或距离支撑边框44外边缘一般为0.2～5cm。
27.弹性成型体8自身的厚度d不小于1mm，厚度具体为弹性成型体8贴合金属隔板42的侧壁外边缘至远离金属隔板42的侧壁外边缘之间的距离。在弹性成型体8的侧壁上设有延展边81，延展边81嵌入膜电极组件41和金属隔板42之间。弹性成型体8的延展边嵌入深度可达密封圈43的外侧，即嵌入深度为0.2～5cm。弹性成型体8在堆芯模块的侧边上宽度至少为2cm。弹性成型体8上延展边81有效填充了金属隔板42和膜电极组件41之间的空隙，有利于
抑制电堆共振、各隔板和mea边框的相对位移。
28.该弹性成型体8具有20a-90a的硬度。该硬度范围保障弹性成型体8既具有一点的压缩模量，又不至于太硬而损伤金属隔板42和膜电极组件41。
29.该弹性成型体8的具体材料可以采用环氧树脂、有机硅树脂、三元乙丙橡胶、氢化丁腈橡胶、氟橡胶、氟硅橡胶、天然橡胶中的一种或其中任意两种以上组合，优选为上述与金属隔板42、支撑边框44低粘接强度的液体树脂，和/橡胶。本实施例中具体采用室温湿气固化型硅橡胶。硅橡胶可以承受高低温环境、耐水耐潮。室温湿气固化型硅橡胶通过浇注后常温固化，有利于节省加热装备、简化工艺流程、不损伤堆芯模块4中的质子膜等塑胶部件。同时，弹性成型体8选自低粘接强度，胶与金属板、胶与支撑边框44之间，粘接强度不会太强，在拆卸维修时，可以方便地取出金属隔板42、支撑边框44，而不会导致金属隔板42、支撑边框44变形、破损。
30.该弹性成型体8为偶数个，呈对称分布设置堆芯模块4上，本实施例中为具体为4个两两对称分布在堆芯模块4的前后两侧。本实施例中还可以在弹性成型体8的非贴合面上设置加强板，提高其强度。加强板采用工程塑料或金属制成。
31.本实施例的安装过程为：将上端板1、上绝缘板2、上集流板3、交错层叠的金属隔板42和膜电极组件41、下集流板5、下绝缘板6和下端板7进行压缩安装。在压缩安装后，在边槽形成安装槽内浇注组成弹性成型体8的液体原料，并使之固化，完成安装。
32.以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。