專利名稱：燃料電池電堆的封裝結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種質子交換膜燃料電池，尤其涉及一種質子交換膜燃料電池電堆的封裝結構。
背景技術：
當今全球能源緊張，油價高漲，尋找新能源作為化石燃料的替代品是當務之急。燃料電池被認為是繼水力、火力和原子能發電后的第四代發電技術，它通過電催化反應將氧化劑和還原劑的化學能直接轉換成電能，是一種高效、安全、清潔、靈活的新型發電技術。其中的質子交換膜燃料電池因其具有效率高、能量密度大、反應溫度低、無噪音、無污染等顯著優點而在地面發電站、電動車和便攜式電源等方面具有廣泛的應用前景。當燃料電池發電系統用作車、船等運載工具的動力系統時，燃料電池發電系統又叫做燃料電池發動機。當燃料電池發電系統用作燃料電池發動機時，對周圍的使用環境要求比較高，燃料電池在工作過程中，尤其是在室外工作環境，會有大量的灰塵或水侵蝕電堆，這些灰塵或水一旦進入電堆，則將導致電堆漏電、漏氫，甚至使電堆遭到致命性的破壞，另外在汽車使用環境下，震動也會對電堆本身造成極大的影響。為此燃料電池堆需要進行模塊化集成封裝，達到作為一種符合特定場合用途的一體化設計的防水防塵、抗震、絕緣、隔熱、氫氣泄露保護以及美觀的產品要求。中國專利號為99219220.X的實用新型專利提到現有的兩種燃料電池壓裝方式——內穿螺栓壓裝方式和外置螺栓壓裝方式，這兩種壓裝方式存在明顯的缺陷，如內穿螺栓壓裝由于需在導流板、碳紙及膜上打孔而減少了材料的有效電化學面積，使電池的體積比功率降低，而外置螺栓壓裝容易引起單電池在壓裝螺栓的垂直方向上發生位移。針對上述兩種燃料電池壓裝方式缺點設計了一種整體封裝的外殼，增加了結構的穩定性，可在各種強震動、沖擊環境下工作。但是沒有考慮到封裝外殼的防水防塵以及電絕緣設計。中國專利號為200520047310. 5的實用新型專利針對普通燃料電池堆發電系統零部件集成度不夠，太雜、太多，缺少人性化考慮，直接將去點插座，操作開關，安全指示燈等直接設計在殼體上，人性化、產品化、便攜式的設計。空氣過濾網直接封貼于側板內側，起到一定的散熱，防水防塵作用。但是忽略了電堆封裝外殼的電絕緣問題，并且沒有考慮到車用情況下的抗震問題。中國專利號為200710172354. 4的發明專利和專利號為200420019588. 7的實用新型專利都提到了一種大型集成式燃料電池堆的封裝與固定，主要為承受較重的燃料電池堆，具有結構牢固、不易變形、維修及拆卸方便等優點。但是沒有專門在防水防塵和電絕緣方面進行設計封裝。中國專利號為200510026006. 7的發明專利和專利號為200510026005. 2的發明專
利提到一種燃料電池發動機的封裝裝置，可有效的防塵防水防漏電，并能夠及時檢測氫氣濃度并作出排氫處理，從而有效防止因氫氣管路破裂而溢出氫氣造成的爆炸。該裝置在裝置架上設排風口、通風口，排風口向外延伸一排風管，在該排風管上設有排風扇，通風口向外延伸一通風管，在該通風管上設有鼓風機。這種封裝裝置雖然能起到防水防塵、漏氫安全保護等功能，但是排風扇、鼓風機的運作需要額外的消耗功率，通風管上設有過濾設備，雨水極易損壞。中國專利號為201010153563. 6的發明專利和專利號為201020168188. 8的實用新型專利雖然達到了“一體化設計的防水防塵、抗震、絕緣、隔熱、氫氣泄露保護等所有的特定要求”，但是零部件較多，重量較重，裝配步驟也較繁瑣，電堆封裝完，體積也偏大。對于上述各種燃料電池電堆模塊封裝方式在“美觀、裝配方便性，零部件精簡程度，空間節省程度、成本、重量、不方便搬運等方面還缺乏優化”。

發明內容
本發明是要提供一種燃料電池電堆的封裝結構，該封裝結構零部件少、裝配方便、體積小、重量輕、成本低，并且能夠實現電堆的防水、防塵、一體化的電堆封裝。本發明的技術方案是一種燃料電池電堆的封裝結構，包括電堆，左、右半式外殼，電堆前、后端板，左、右半式外殼上、下接插處分別設有對插接觸槽，左、右半式外殼封裝在電堆的左、右兩側，并通過其上的對插接觸槽對插連接成一體，左、右半式外殼與電堆前、后端板分別通過螺釘固定連接。左、右半式外殼上、下對插接觸槽內放置密封條。電堆前、后端板與電堆之間分別放置端板密封條。電堆前后安裝有方便搬運的手柄，且手柄直接安裝在電堆螺桿上。電堆下面裝有方便安裝于其他設備上的固定腳。每個電堆螺桿上裝有防水防塵密封片。本發明的有益效果是
1、采用兩半式外殼對插的封裝方式
a)美觀性增強
利用黃金分割原理，將外殼設計為左右兩半，
b)方便裝配
只需將兩半外殼對插，且外殼無裝配方向的要求，零部件精簡外殼的左右兩半尺寸是相同的，體積減小外殼貼緊端板固定，縮小了體積；
c)降低成本
因兩半外殼尺寸相同，只需開一副模具，造型簡單，加工方便；
d)重量減輕；
2、兩半式外殼對插接觸部分表面有貼密封條，實現防水防塵，
3、端板上有密封條，實現防水防塵；
4、電堆前后安裝了手柄，方便搬運，手柄直接安裝在電堆螺桿上，實現一體化連接，手柄可拆卸，
5、直接利用電堆前后端板作為封裝結構的一部分，省去了傳統使用的前后封裝蓋板；
6、電堆裝有固定腳，方便安裝于其他設備上，
7、每個螺桿上裝有防水防塵密封片。


圖1是外殼裝配立體分解圖；圖2是外殼以黃金比例I示意圖3是外殼對插接觸部分表面貼密封條立體示意圖；圖4是端板上貼密封條立體示意圖；圖5是安裝手柄立體分解示意圖；圖6是螺絲安裝于端板密封條外側示意圖；圖7是圖8中S處的局部放大圖；圖8是電堆固定腳立體示意圖。
具體實施例方式如圖1至圖8所示，一種燃料電池電堆的封裝結構，包括電堆5，左、右半式外殼1，2，電堆前、后端板3，4，螺釘6，密封條9，端板密封條10，固定腳8，手柄7，防水防塵密封片寸。左、右半式外殼1，2上、下接插處分別設有對插接觸槽，左、右半式外殼1，2封裝在電堆5的左、右兩側，并通過其上的對插接觸槽對插連接成一體，左、右半式外殼1，2與電堆前、后端板3，4分別通過螺釘6固定連接。左、右半式外殼1，2上、下對插接觸槽內放置密封條9。電堆前、后端板3，4與電堆5之間放置端板密封條10。電堆5前后安裝有方便搬運的手柄7，且手柄7直接安裝在電堆螺桿12上。電堆5下面裝有方便安裝于其他設備上的固定腳8。每個電堆螺桿12上裝有防水防塵密封片。本發明的具體結構
(1)采用兩半式外殼對插的封裝方式
e)美觀性增強
利用黃金分割原理，將外殼設計為左右兩半，將左、右半式外殼1，2對插裝在電堆5上，并鎖上螺絲6，見圖2;
f)方便裝配
只需將兩左、右半式外殼1，2對插，且外殼無裝配方向的要求，見圖1 ；
g)零部件精簡
左、右半式外殼1，2的兩半尺寸是相同的，
h)體積減小左、右半式外殼1，2貼緊電堆前、后端板3，4固定，縮小了體積；
i)降低成本
因兩半外殼尺寸相同，只需開一副模具，造型簡單，加工方便；j)重量減輕；
(2)左、右半式外殼1，2對插接觸部分表面有貼密封條9，實現防水防塵，見圖3:
(3)電堆前、后端板3，4上有端板密封條10，實現防水防塵，見圖4，
(4)電堆5前后安裝了手柄7，方便搬運，手柄7直接安裝在電堆螺桿12上，實現一體化連接，手柄7可拆卸。安裝前后手柄7，用蓋型螺母11、平墊片13和彈簧墊片14固定，見圖5，(5)左、右半式外殼1，2與電堆前、后端板3，4的固定螺絲6在端板密封條10的外側，見圖6，7，
(6)直接利用電堆前、后端板3，4作為封裝結構的一部分，省去了傳統使用的前后封裝蓋板；
(7)電堆5裝有固定腳8，方便安裝于其他設備上。安裝前后固定腳，用螺絲、平墊片和彈簧墊片固定，見圖8;
(8)每個電堆螺桿12上裝有防水防塵密封片。 綜上所述來實現電堆的防水、防塵、一體化的電堆封裝結構。
權利要求
1.一種燃料電池電堆的封裝結構，包括電堆(5)，左、右半式外殼(1，2)，電堆前、后端板(3，4)，其特征在于所述左、右半式外殼(1，2)上、下接插處分別設有對插接觸槽，左、右半式外殼(1，2)封裝在電堆(5)的左、右兩側，并通過其上的對插接觸槽對插連接成一體，左、右半式外殼(1，2)與電堆前、后端板(3，4)分別通過螺釘(6)固定連接。
2.根據權利要求1所述的燃料電池電堆的封裝結構，其特征在于所述左、右半式外殼(1，2 )上、下對插接觸槽內放置密封條(9 )。
3.根據權利要求1所述的燃料電池電堆的封裝結構，其特征在于所述電堆前、后端板(3,4)邊框上放置端板密封條(10)。
4.根據權利要求1所述的燃料電池電堆的封裝結構，其特征在于所述電堆(5)前后安裝有方便搬運的手柄(7 )，且手柄(7 )直接安裝在電堆螺桿(12 )上。
5.根據權利要求1所述的燃料電池電堆的封裝結構，其特征在于所述電堆(5)下面裝有方便安裝于其他設備上的固定腳(8 )。
6.根據權利要求4所述的燃料電池電堆的封裝結構，其特征在于所述每個電堆螺桿(12)上裝有防水防塵密封片。
全文摘要
本發明涉及一種燃料電池電堆的封裝結構，包括電堆，左、右半式外殼，電堆前、后端板，左、右半式外殼上、下接插處分別設有對插接觸槽，左、右半式外殼封裝在電堆的左、右兩側，并通過其上的對插接觸槽對插連接成一體，左、右半式外殼與電堆前、后端板分別通過螺釘固定連接。左、右半式外殼上、下對插接觸槽內放置密封條。電堆前、后端板邊框上放置密封條。該封裝結構外形美觀、零部件少、裝配方便、體積小、重量輕、成本低，并且能夠實現電堆的防水、防塵、一體化的電堆封裝。
文檔編號H01M8/04GK102569853SQ20121000376
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月9日 優先權日2012年1月9日
發明者張超, 徐麟, 沈軍, 陳凌云, 陶少龍, 顧榮鑫 申請人:昆山弗爾賽能源有限公司