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燃料电池电堆是如何组装的?压紧力对电堆的影响是什么?

来源:新华网    作者:admin    浏览量:22123

    电堆组装机还有方便装配的校准杆、方便均匀施加夹紧力的压缩块、底座以及一些气密性检测设备等.目前已经有许多电堆自动化组装设备面世,但基本组装原理与流程还是相似的



一、电堆组装装置和流程
    1.将双极板、膜电极(此处为碳纸-CCM-碳纸)、双极板按顺序依次叠加在已安装好绝缘板、集流板的下端板上,组装出第一个单电池;
    2.重复以上步骤,利用组装辅助定位装置把单电池整齐地叠加成电堆;
    3.安装好最后的单电池后,叠上上端板部分,使用组装机施加设计好的压力将电堆压紧;
    4.向电堆的进气歧管安装好气密性测试设备(此处用氮气测试),按照测试流程进行气密性检测;

    5.气密性检测通过后,在保持压力的情况下,安装好螺杆(压缩力保持装置).随后即可撤除压力,至此一个电堆就组装完毕了.



二、压紧力对电堆的影响是什么
    压紧力对于燃料电池电堆来说影响重大,电堆的性能和稳定性会受其影响.压紧力既不能太大也不能太小,它必须在一个合理的范围内.从电堆结构上看,压紧力会对各个部分都有影响.
    MEA:
    较小的压紧力也会导致双极板与GDL之间的接触面积与接触力不够,导致接触电阻上升,电堆性能下降.同时压紧力还会影响GDL层的孔隙率,进而影响GDL的通水和通气性.较大的压紧力会导致GDL产生塑性形变,改变其特性.高压力对质子交换膜来说也有较大的风险,较高的压力配合质子交换膜的膨胀收缩过程,会使质子交换膜更容易出现裂纹和针孔.另外,有对质子交换膜的研究显示高压力会导致氟化物的加速产生,而这是导致质子交换膜寿命减少的一个重要原因.
    密封结构:
    当压紧力太小时,电堆内的密封结构无法起到足够的密封作用,会导致漏气从而引发安全问题.如果压的不够紧的话,各零部件之间的摩擦力也会相应减小.当电堆遇到晃动、冲击等会对电堆产生横向应力的情境时,各零部件之间的摩擦力就不足以保持电堆的结构稳定,零部件之间的错位会导致电堆无法正常工作.
    胶垫或者O圈的电堆密封结构经常使用硅胶材料制成.有研究显示,虽然温度是对其寿命的主要影响因素,但是像电堆中这样的高应力也会一定程度上加速这个老化过程.老化的密封材料主要表现是其厚度会下降,而这个现象会反过来影响压缩力,因此在有些电堆组装的设计中,加入了自适应或者可调节压缩力的装置.
    流场结构:
    GDL用的可能是碳纸或者无纺布,当受到压缩时,GDL发生的形变会使流场结构受到改变,从而对电堆性能产生影响,尤其是有较好弹性的无纺布.
    以上就是关于燃料电池电堆是如何组装的?压紧力对电堆的影响是什么?的所有内容,希望可以帮助到您
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