CN1717830A - 燃料电池叠堆的挤压加载系统 - Google Patents

Abstract

一种挤压系统，与具有第一端和第二端并封装于一个壳体内的燃料电池叠堆一起使用。所述系统包括：连接所述叠堆的第一端和第二端的多个部件；所述叠堆的第一端和第二端附近的压板；靠近所述叠堆第二端的多个挤压组件。各个挤压组件包括因为所述叠堆在使用期限内发生蠕变而对叠堆保持挤压负载并补偿叠堆在各种运行情况下的热膨胀的挤压部件和把各个挤压部件连接于所述多个部件中的一个的连接组件。各个挤压组件至少部分地配置于所述壳体之外，挤压部件安装于所述叠堆壳体外边的第二压板，连接组件用于把各个挤压部件连接到所述多个部件并在所述壳体内与周围空间之间形成气密封。另一压板安装于所述叠堆第一端，位于所述壳体内，弹簧叠的力通过所述多个部件向其施加。两块压板均用柔性材料层与所述叠堆的端板分隔开，所述柔性材料层允许压板弯曲而端板保持平的。

Description

燃料电池叠堆的挤压加载系统

技术领域

本发明涉及燃料电池，具体地说，涉及挤压平面型燃料电池叠堆的系统。更明确地说，本发明涉及在高温燃料电池上保持挤压负载的机械系统。

背景技术

燃料电池是一种把储存于诸如氢或甲烷之类的燃料内的化学能通过电化反应直接转变为电能的装置。这与首先燃烧燃料产生热再把热转变为机械能最后变成电的传统发电方法不同。使用燃料电池这种更直接的转变方法与传统发电方法相比在提高效率与降低污染发散物这两个方面都具有显著的优越性。

一般地说，燃料电池与蓄电池类似有用电池溶液隔开的负极(阳极)和正极(阴极)，电池溶液在两极之间起传导带电离子的作用。然而，燃料电池与蓄电池不同，只要分别向阳极和阴极供应燃料和氧化剂就会不断产生电力。为此要在阳极和阴极附近配置气流场，经过阳极和阴极供应燃料和氧化气体。为了产生的电力达到有用的水平，必须把许多单个的燃料电池串联堆叠起来，各个燃料电池之间放置导电隔板。

一般的燃料电池叠堆通常有几百个串联的燃料电池。为了工作正常，叠堆内的所有电池之间必须保持密切接触。在燃料电池叠堆的整个使用期限内，在所有的运行状况下都必须有足够的接触。达到这一要求要考虑的因素包括电池部件的制造公差、电池部件在运行中的不均匀热膨胀和对电池部件导致的叠堆收缩的长期考虑。

因此，对于用来挤压燃料电池叠堆的系统有各种各样的要求。所述系统一定要能施加足够的负载以克服电池使用期限的初期的制造公差使电池部件密切接触。所述负载还必须大到足以在运行中防止由于叠堆内不可避免的热梯度引起的分层。同时所述挤压负载也不应大到在使用期限内引起过度收缩，因为这会对叠堆的辅助硬件和挤压系统自身所需的随动装置有过分的要求。另一要求是系统不可随着时间的过去而完全松弛以保证到叠堆使用期限的后期仍保持足够的叠堆压力。

一般的燃料电池叠堆结构只使用对叠堆施加挤压负载的许多装置中的一种。美国专利4,430,390号说明了一种弹簧部件，位于燃料电池叠堆歧管内，连接于端板并相向挤压所述端板。这种结构对于诸如融态碳酸盐与固态氧化物叠堆之类的高温系统并不理想，因为这种弹簧部件体积需要很大并用特殊的抗腐蚀材料制造以经受高温环境。美国专利4,692,391号对用诸如螺钉或螺杆之类的刚性拉力部件直接连接的端板这种结构作了说明。可是这种系统实际上没有在叠堆收缩时保持叠堆挤压的负载跟踪能力。

美国专利5,686,200号对可以用于施加载荷于叠堆内的各个电池的小型，绞线或带状弹簧作了说明。这种结构对于大面积燃料电池并不适合，因为安装所述弹簧的隔板不可能制造得硬到足以保证有足够的负载传递到电池的中央区域。美国专利5,789,091号说明如何使用绕于叠堆周围并拉紧的连续压带。这种方法对有明显的长期蠕变的叠堆有负载跟踪不足的缺点。

美国专利5,009,968号专利说明的叠堆挤压系统使用薄端板结构，因而使其厚度方向的温度梯度最小化从而使端板的热变形最小。该专利还说明了在压板与端板之间使用弹性压垫，把端板上的压板内的热变形效应降到最低程度。这种结构的缺点是在这种薄端板构造内电阻过大、电流收集不均匀。

美国专利6,413,665号说明了一种由本申请受让人以前使用的叠堆挤压方法，该方法使用刚性系梁横过上端板。刚性系杆连接所述梁及靠近叠堆底部的机械联动装置。所述联动装置把所述系杆连接于一个弹簧组件，所述弹簧组件位于下端板的下面，其方向与所述系杆差不多成直角。因为所述联动装置有许多机械部件，所以这种结构很复杂且成本高。

本申请受让人以前使用的挤压叠堆的另一种方法使用加压膜盒对叠堆施压。多个大型加压膜盒配置于容纳叠堆的壳体内。所述加压膜盒位于叠堆各端的压板与端板之间。压板用刚性系杆连接在一起，加压膜盒用氮加压从而对叠堆施加载荷。这种系统可靠性比机械系统差，因为甚至最少的气体泄漏也会引起加压膜盒降低压力。加压膜盒也很昂贵，因为必须设计得能经受燃料电池壳体内的高温环境。这种结构的另一缺点是必须安装主动控制输气系统以保证叠堆的挤压负载得以保持。这种结构的再一缺点是对加压膜盒进行任何必要的维修都要打开壳体移开相邻的压板。

发明内容

本发明的目的是克服一般燃料电池挤压系统的上述缺点以及其它缺点。本发明的另一目的是提供组装和维修容易价格比较便宜的挤压系统。本发明的再一目的是提供一种能延长叠堆工作寿命的燃料电池叠堆挤压系统。本发明还有一个目的是提供一种与装于壳体内的燃料电池叠堆一起使用，无须打开壳体就可调整挤压力的挤压系统。提供在燃料电池叠堆运行中能适应压板可挠性的挤压系统是本发明的另一目的。提供用于水平配置的燃料电池叠堆也可用于垂直配置的燃料电池叠堆的挤压系统是本发明的再一目的。

上述目的和其它目的是通过本发明实现的，本发明通过提供具有至少部分位于燃料电池叠堆壳体外的挤压组件的燃料电池叠堆挤压系统克服一般挤压系统的缺点。本发明的挤压系统与下述燃料电池叠堆一起使用，所述燃料电池叠堆有封装于壳体内的第一端和第二端，所述壳体有分别面向叠堆的所述第一端、第二端的第一端壁和第二端壁。所述挤压系统包括：位于所述壳体内叠堆的第一端附近的第一压板；位于所述壳体外，紧靠壳体的第二端壁，并面向叠堆的第二端的第二压板；至少一个沿叠堆一面延伸的部件，所述部件各有连接于第一压板的第一端和延伸到壳体的第二端壁的第二端；至少一个挤压组件，各挤压组件连接于一个部件的第二端，所述挤压组件的一部分配置于所述壳体的外面。

附图说明

参照附图阅读下面的详细说明就会更清楚地了解本发明的上述特点和情况以及其它特点和情况，附图中：

图1是燃料电池叠堆的横断面图，显示了本发明的挤压系统；

图2是图1所示本发明的挤压系统内挤压部件和膜盒式连接器的细部图；

图3是图1显示的本发明的挤压系统内另一种膜盒滑动-轴密封的细部图；

图4是显示用图1的燃料电池叠堆挤压系统一个可能获得的负载曲线图；

图5是在图1的挤压系统中用柔软材料把压板跟端板分隔开的细部横断面图；

图6是显示现有挤压系统的燃料电池的横断面图，其中承压膜盒通过端板向叠堆施加载荷。

具体实施方式

图1显示根据本发明原理的挤压系统100。所述挤压系统100与整体封装于壳体11内的燃料电池叠堆7一起使用。所述燃料电池叠堆7有第一端7A和第二端7B，分别面向壳体11的第一端壁11A和第二端壁11B。燃料电池叠堆7还在其第一端7A和第二端7B分别有端板8和9。壳体11还包括圆筒形壁11c和位于端壁和圆筒形壁11A-11C内表面的一部分上的绝缘层10。

挤压系统100起在运行中叠堆部件发生变化时向燃料电池叠堆7的端板8、9提供挤压力从而使叠堆部件保持电接触的作用。如图所示，挤压系统包括部件或杆3，所述部件或杆3有第一端3A和第二端3B。所述挤压系统还包括第一压板4、第二压板5和挤压组件100A。所述挤压组件100A向杆3施力，而杆3又向压板4施力，迫使叠堆7紧靠压板5，从而挤压叠堆。

根据本发明的原理，各个挤压组件100A的一部分配置于壳体11的外部。压板5也根据本发明的原理配置于壳体的外部。

更具体地说，压板5，例如用焊接的办法，安装或连接于壳体11的端壁11B的外表面11BA。各个挤压组件100A又包括挤压部件1，它安装于压板的凹部5A内。各个挤压组件还包括连接组件2，连接组件2安装于壳体11的端壁11B的内表面11BB上。连接组件2把相应的挤压部件1连接于杆3的第二端3B。各根杆3的第一端则用，例如螺帽和垫圈，连接于压板4。

有了这种结构，挤压部件1和连接组件2就适合于把力传到杆3的第二端3B。所述力被所述杆3承载，杆3的第一端3A对压板4施力压叠堆7。所述力通过壳体11的第二端面11B传递到压板5并为其所承受。因此，叠堆经受挤压力保持叠堆部件接触。

挤压部件1储存能量，以便为杆3提供足以挤压叠堆7的力并在运行中提供叠堆收缩时的随动挤压力。正如下面有关图2和图3的论述那样，在本说明性实施例中，挤压部件1有多个弹簧，安装得能使叠堆内的电池与电池之间最大限度地接触。

与使用加压膜盒的挤压部件相比，弹簧组件更可靠，成本更低，并且不需要主动控制。可是，把加压膜盒之类的部件用于制造挤压部件也是本发明的一种考虑。不管情况如何，无论使用哪种挤压部件，根据本发明，挤压部件1都位于壳体11的外侧。这样做，挤压部件1可使用成本低的材料，挤压部件1容易接近以便调整并修理挤压系统。

如图1所示，把挤压部件1连接于杆3的连接组件2都是密封膜盒式的连接器。这种连接器可以传递必要的力，另一方面又容许杆3由于热膨胀引起转动而在横向和纵向上的移动。正如下面说明的那样，这样也可以防止气体从壳体11往外漏。

在图1内还可看到，第一压板4和第二压板5用柔性分隔材料6分别跟叠堆第一端板8和叠堆第二端板9在机械上分隔开。所述柔性分隔材料6可以使端板8和9在压板4和5弯曲时仍保持平的。压板4、5与柔性分隔材料6之间的关系在下面参照图5更详细地说明。

参看图2，每个挤压部件1都包括弹簧组件1A，该组件有多个同心弹簧，其中最外面的是螺旋弹簧21、22。最里面的弹簧是一系列贝氏碟形弹簧23或波形弹簧，平行安装从而如下面参照图4所作的进一步说明那样提供非线性减小的负载图形。弹簧21、22和贝氏碟形弹簧23等多重弹簧绕轴26配置，所述轴在吸引板24与压板凹部5A之间延伸，所述压板凹部5A起固定所述弹簧组件的基板的作用。围绕轴26的隔离管27把贝氏碟形弹簧23与凹部5A和吸引板24隔开。轴26的第一端26A的可调螺帽25把弹簧、碟形弹簧和隔离管保持于所述轴上。

隔离管27的厚度选择做到贝氏碟形弹簧23开始被压在轴26的冲程内的一个预定点。贝氏碟形弹簧23还起到把螺旋弹簧21、22定位在沿轴26的轴线上的适当位置的作用。隔离管27与贝氏碟形弹簧23结合还在贝氏碟形弹簧23被完全压平时还能提供对弹簧组件1A内的轴26的强制止动。这样就可在燃料电池叠堆受压的初期使叠堆承受很高的压力而无须外部制动机构，弹簧也不变形。一般地说，挤压部件1的这种结构可以使电池与电池之间的接触最佳并能防止叠堆过度蠕变。

在图2和图3的说明性实施例中，弹簧组件1A的同心弹簧21-23中的一个或多个制造成在未受压状态下长度不同以便在燃料电池叠堆收缩时对其施加非线性减小的负载，或挤压力。在所示实施例中，未受压状态的贝氏碟形弹簧23的长度比未受压状态的螺旋弹簧21和22短。这样做的优点是正如下面参照图4所作的进一步说明那样能在叠堆使用初期提供良好的压紧压力又能使叠堆的长期的、总收缩最小。

如上所述，根据本发明，挤压部件1配置于壳体11的外部，因而可以用便宜的低温材料制造。另外，挤压部件1易于接近进行维护或修理，或者如果需要，易于调整叠堆的挤压负载。要调整叠堆的挤压负载，维修技工可以用扳子卡住挤压部件的轴26，再根据需要拧紧或拧松螺帽25。

在本说明性实施例中，挤压部件1还位于叠堆7的各个角上并与杆3平行，因而无须一般挤压系统内需要的杠杆和轴承。如图2所示，弹簧组件1A安装于压板5的凹部5A内的优点是使各个弹簧组件向外延伸的距离最短，从而使结构的整个长度最短。

图2和图3还显示挤压组件100A的连接组件2的两种不同的结构。在图2中，连接组件2包括连接部件28，所述连接部件有第一部分28A和第二部分28B，前者28A紧靠壳体11的第二端壁11B的内表面11BB。连接部件28的各个部分28A、28B还有延伸于连接部件中部31的螺孔28C。

挤压部件1的弹簧组件1A的轴26拧入连接部件28的第一部分28A的螺孔28C，而杆3则拧入第二部分28B的螺孔28C。这样就把挤压部件1连接到杆3了。

两个片盘30安装于连接部件28的第一部分28A的两个相对端。膜盒29固定并延伸于两个片盘30之间。

连接部件28有了这种结构，壳体11内侧和外侧的气体就因密封而互相隔绝了。

此外，膜盒29可以使连接部件28可轴向移动以适应叠堆部件内的变化或蠕变并在杆3因为叠堆热膨胀而转动时使连接部件可横向移动。

在图3的连接组件2内，所述组件包括一个圆筒形连接部件41，杆3的端部密封地滑动穿过所述部件41。所述部件41在其一端有两个片盘41A。柔性膜盒39位于这两个片盘41A之间。

连接部件41有了这种结构，就可以对杆3起滑动密封作用。膜盒39也可以起使连接部件41与杆3对正的作用，从而连接部件不需要全程轴向移动。连接部件41可以用更便宜的膜盒作为膜盒39，但在杆3与连接部件之间的界面上泄漏的危险会更大。

图4是显示用本发明的挤压系统可能获得的叠堆负载曲线图。正如图4内的负载曲线显示的那样，在叠堆使用期限开始时施加大负载，所述负载随着叠堆收缩而减小。

更具体地说，叠堆初期受压时，当负载减小到初始压缩压力的大约70％时，图2和图3中绘制的挤压部件的贝氏碟形弹簧23被完全压平。在初始挤压阶段叠堆很少或不发生收缩。然后，叠堆收缩量在1与1.5英寸之间时，叠堆挤压力从初始压力的70％下降到20％，挤压部件螺旋弹簧21、22和贝氏碟形弹簧23都平行地一起工作，且部分受压。叠堆收缩超过1.5英寸时，贝氏碟形弹簧不再受压而只有部分受压的螺旋弹簧21、22对叠堆施加力或负载。

再看图1，正如可以理解的那样，第一压板4和第二压板5是把负载从挤压部件1经杆3分配到第一堆端板8和第二堆端板的结构部件。为了保持端板表面很硬很平并适应第一压板5在挤压负载下的挠曲性，以及为了保持收集电流的端板8、9与燃料电池叠堆7的端电池之间的电接触密切与均匀，叠堆7各端的硬端板结构用柔软材料6用机械方法与相应的压板分隔开。所述柔软材料6典型地可能是微孔硅土绝缘体(例如，Microtherm公司和Thermal Ceramics公司制造的)。

除了绝缘体，所述柔软材料6也可以用其它能提供挠性和支承的材料制造。一般地说，所述柔软材料应该是像弹簧那样能弥补压板挠曲的弹性材料或呈现固定形状能弥补上述挠曲的多孔结构。在这两种情况下，压板在负载下的挠曲是不可避免的。

如上所述，在本发明的挤压系统中，第二压板5固定于壳体11的外表面的适当位置，并用于安装挤压部件1。也如上所述，第一压板4位于壳体11内，可以自由移动，使叠堆7能在各种运行状况下收缩、伸长和由于热膨胀而弯曲。压板4又从杆3和挤压部件1承受挤压负载。这样，第一压板4被推向第二压板5的方向。而第二压板则保持静止不动。

图5更详细地显示杆3的端部3A与第一压板4的连接。第一压板的凹部4A容纳杆的端部3A。诸如螺帽和垫圈之类的连接部件把所述杆连接于所述板。

在图6显示的现有挤压系统内，使用位于壳体51(它以绝缘体50封装叠堆47)内的加压膜盒46在叠堆的各端通过叠堆的端板49和杆43挤压叠堆，本发明与这种现有挤压系统不同，只从一端迫使叠堆收缩。图6所示的系统，为了把歧管垫片上的滑动应力减少到最低限度，从两端跟踪叠堆的收缩。然而，根据实验测定，所述垫片只允许叠堆从一端移动，这正是本发明的挤压系统100所允许的移动方式。从一端的移动还增加了燃料电池的优点，因为没有需要成为叠堆的气体输送与排出系统的因数的移动。

另外，本发明挤压系统100的挤压组件配置于封装叠堆的壳体之外或部分地配置于壳体之外，比图6的系统内所示的加压膜盒或者现有叠堆挤压系统内位置类似的任何其它挤压部件优越。在图6所示的系统内，例如，加压膜盒46配置于压板45与端板49之间，为了调整压力、进行维修或更换膜盒，需要关闭叠堆，打开叠堆的壳体和分解挤压系统。而在本发明的挤压系统内，不必打开叠堆的壳体或者不必打断燃料电池叠堆的运行就能对弹簧组件进行维修保养。

在任何情况下都应理解上述设备、方法和结构只是说明运用本发明的许多可能的具体实施例而已，可以根据本发明的原理很容易地想出许多其它的结构，而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (58)

1一种为燃料电池叠堆提供挤压力的挤压系统，所述叠堆有第一端和第二端并封装于一个壳体内，所述壳体有第一端壁和第二端壁，所述端壁分别面向所述燃料电池叠堆的所述第一端和第二端，所述挤压系统包括：

适合配置于所述壳体之内面向燃料电池叠堆的第一端的第一压板和适合配置于所述壳体之外紧靠所述壳体的第二端壁并面向燃料电池叠堆的第二端的第二压板；

一个或多个部件，各个部件适合在所述壳体内沿所述叠堆的一面延伸并有连接于所述第一压板的第一端和延伸到所述壳体的所述第二端壁的第二端；

一个或多个挤压组件，所述各个挤压组件连接于所述一个或多个部件中的一个另外的部件的第二端并使所述挤压组件至少有一部分配置于所述壳体之外。

2根据权利要求1的挤压系统，其特征在于各个挤压组件与所述一个或多个部件中与其连接的那个部件轴向对准。

3根据权利要求1的挤压系统，其特征在于各个所述挤压组件的所述部分包括挤压部件，所述挤压部件对所述一个或多个部件中与所述挤压组件连接的那个部件的第二端施加力。

4根据权利要求3的挤压系统，其特征在于各个所述挤压组件还包括连接组件，用于把所述挤压组件的挤压部件连接于所述一个或多个部件中所述挤压组件连接的那个部件的第二端，各个挤压组件的挤压部件和连接组件一起适合于通过施加于所述一个或多个部件中所述挤压组件连接的那个部件第二端的力把挤压力传递到所述第一压板。

5根据权利要求4的挤压系统，其特征在于还包括第一柔软材料层和第二柔软材料层，所述第一柔软材料层适合配置于所述燃料电池叠堆的所述第一端板与所述第一压板之间，所述第二柔软材料层适合配置于所述第二端板与所述壳体的第二端壁的内表面之间。

6根据权利要求4的挤压系统，其特征在于各个挤压组件的连接组件的至少一部分适合配置于所述壳体内。

7根据权利要求6的挤压系统，其特征在于各个挤压组件的连接组件完全配置于所述壳体内。

8根据权利要求4的挤压组件，其特征在于各个挤压组件的连接组件和挤压部件互相轴向对准并与所述一个或多个部件中连接于所述挤压组件的那个部件对准。

9根据权利要求8的挤压组件，其特征在于各个挤压组件的连接组件的至少一部分适合配置于所述壳体内。

10根据权利要求9的挤压组件，其特征在于各个挤压组件的连接组件完全配置于所述壳体内。

11根据权利要求4的挤压系统，其特征在于各个挤压组件的连接组件包括连接所述一个或多个部件中所述挤压组件所连接的那个部件第二端的连接部件，所述各个连接部件适合在所述一个或多个部件中所述连接部件连接的那个部件由于热膨胀转动时相对于那个部件作轴向和横向移动。

12根据权利要求11的挤压系统，其特征在于各个挤压组件的连接部件配置于所述壳体内。

13根据权利要求12的挤压系统，其特征在于各个挤压组件的连接部件适合连接于所述壳体的第二端壁的内表面。

14根据权利要求13的挤压系统，其特征在于各个挤压组件的连接部件围绕于所述一个或多个部件中被连接部件所连接的那个部件，所述连接部件包括：沿其长度方向隔开的第一片盘和第二片盘；位于所述第一和第二片盘之间的膜盒。

15根据权利要求14的挤压系统，其特征在于各个连接部件的第二片盘适合紧靠所述壳体的第二端壁的内表面。

16根据权利要求15的挤压系统，其特征在于各个连接部件有第一部分和第二部分，各个连接部件的第二部分适合紧靠所述壳体的第二端壁的内表面。

17根据权利要求16的挤压系统，其特征在于：各个挤压组件的连接部件在第一部分有第一螺孔，所述一个或多个部件中的与所述连接部件连接的那个部件的第二端拧入该孔；各个挤压组件的连接部件在第二部分有第二螺孔，所述挤压组件的挤压部件的一部分拧入该孔。

18根据权利要求16的挤压系统，其特征在于各个挤压组件的连接部件适合使得所述一个或多个部件中的与所述连接部件连接的那个部件的第二端可密封穿过所述连接部件以便使所述一个或多个部件中的那个部件的第二端与所述挤压组件的挤压部件连接。

19根据权利要求4的挤压系统，其特征在于各个所述挤压部件包括弹簧组件。

20根据权利要求19的挤压系统，其特征在于挤压组件的各个弹簧组件与所述一个或多个部件中的与所述挤压组件连接的那个部件对准。

21根据权利要求19的挤压系统，其特征在于挤压组件的各个弹簧组件包括：一块固定基板；与所述固定基板隔开的一块吸引板；位于所述固定基板与所述吸引板之间的一个或多个弹簧；延伸穿过所述一个或多个弹簧中心的一根轴，所述轴的第一端连接于所述吸引板，所述轴的第二端与所述挤压组件的连接组件接合。

22根据权利要求21的挤压系统，其特征在于各个弹簧组件的固定基板由所述第二压板的凹部形成。

23根据权利要求21的挤压系统，其特征在于各个所述弹簧组件包括多个同心弹簧。

24根据权利要求23的挤压系统，其特征在于所述多个弹簧中至少有两个在未受压状态下长度不同，从而所述弹簧组件适合向燃料电池叠堆提供非线性减小的挤压负载。

25根据权利要求23的挤压系统，其特征在于各个所述弹簧组件包括内弹簧、中间螺旋弹簧和外螺旋弹簧。

26根据权利要求25的挤压系统，其特征在于：所述内弹簧是一种贝氏碟形弹簧叠；在未受压状态下的所述贝氏碟形弹簧叠比在未受压状态下的所述中间螺旋弹簧和外螺旋弹簧短。

27根据权利要求26的挤压系统，其特征在于各个所述弹簧组件包括配置于所述弹簧组件一端或多端的一个或多个分隔部件。

28根据权利要求21的挤压系统，其特征在于各个挤压组件的连接组件包括连接部件，所述连接部件有第一部分和第二部分，所述第一部分和第二部分适合分别连接于所述一个或多个部件中所述挤压组件连接的那个部件的第二端和所述挤压组件的弹簧组件的轴的第二端。

29根据权利要求28的挤压系统，其特征在于：各个挤压组件的连接组件的连接部件的所述第一部分和第二部分各有一个螺纹部分；所述一个或多个部件中所述挤压组件连接的那个部件的第二端拧入所述连接部件的第一部分的螺纹部分；所述挤压组件的弹簧组件的轴拧入所述连接部件的第二部分的螺纹部分。

30根据权利要求29的挤压系统，其特征在于连接部件的各个螺纹部分是所述连接部件的螺孔。

31根据权利要求30的挤压系统，其特征在于各个连接部件还包括：

分别设在所述连接部件两个对端的第一和第二片盘；

安装并配置于所述第一和第二片盘之间的柔性膜盒；

所述膜盒适合允许所述连接部件相对于所述一个或多个部件中所述连接部件连接的那个部件和所述连接部件连接的弹簧组件的轴作轴向移动，在所述一个或多个部件中所述连接部件连接的那个部件由于热膨胀而转动时允许所述连接部件相对于所述一个或多个部件中所述连接部件连接的那个部件作横向移动。

32根据权利要求31的挤压系统，其特征在于各个所述连接部件的第二部分适合紧靠所述壳体的第二端壁的内表面。

33根据权利要求19的挤压系统，其特征在于：

各个弹簧组件包括：一块固定基板；与所述固定基板隔开的一块吸引板；位于所述基板与所述吸引板之间的一个或多个弹簧；

与所述弹簧组件对准的所述一个或多个部件中的那个部件的第二端延伸穿过所述弹簧组件的一个或多个弹簧的中心并连接于所述弹簧组件的吸引板。

34根据权利要求33的挤压系统，其特征在于各个弹簧组件的固定基板由第二压板的凹部形成。

35根据权利要求34的挤压系统，其特征在于各个挤压组件的所述连接组件包括连接部件，该连接部件把所述一个或多个部件中的连接于所述挤压组件的那个部件的第二端连接于所述挤压部件的弹簧组件吸引板。

36根据权利要求35的挤压系统，其特征在于各个挤压组件的所述连接组件还包括一个连接部件，所述连接部件有第一部分和第二部分并配置于包围所述一个或多个部件中的连接于所述挤压组件的那个部件的，所述连接部件与所述一个或多个部件中的那个部件形成滑动轴密封。

37根据权利要求36的挤压系统，其特征在于各个挤压组件的连接组件的连接部件还包括：

分别在所述连接部件的第二部分的两个对端形成的第一片盘和第二片盘；

连接并配置于所述连接部件的所述第一片盘和第二片盘之间的柔性膜盒；

所述膜盒适合于使所述连接部件与所述连接部件跟所述一个或多个部件中形成滑动轴密封的那个部件对准。

38根据权利要求37的挤压系统，其特征在于各个所述弹簧组件包括多个同心弹簧。

39根据权利要求38的挤压系统，其特征在于所述多个弹簧中至少有两个在未受压状态下长度不同，从而所述弹簧组件向燃料电池叠堆提供非线性减小的挤压负载。

40根据权利要求39的挤压系统，其特征在于各个所述弹簧组件包括内弹簧、中间螺旋弹簧和外螺旋弹簧。

41根据权利要求40的挤压系统，其特征在于：所述内弹簧是一种贝氏碟形弹簧叠；未受压状态下的所述贝氏碟形弹簧叠比未受压状态下的所述中间螺旋弹簧和外螺旋弹簧短。

42根据权利要求41的挤压系统，其特征在于各个所述弹簧组件包括配置于所述一个或多个部件中穿过所述弹簧组件的那个部件的第二端周围的一个或多个分隔部件，所述一个或多个分隔部件位于所述贝氏碟形弹簧叠与所述第二压板之间。

43根据权利要求4的挤压系统，其特征在于：所述第二压板相对于所述系统是固定的；所述挤压力把所述壳体内的第一压板向所述第二压板方向推。

44根据权利要求1的挤压系统，其特征在于：还包括第一柔性材料层和第二柔性材料层，所述第一柔性材料层适合配置于所述燃料电池叠堆的所述第一端板与所述第一压板之间，所述第二柔性材料层适合配置于所述第二端板与所述壳体的第二端壁的内表面之间。

45根据权利要求44的挤压系统，其特征在于所述第一柔性材料层和第二柔性材料层是用微孔硅石制造的。

46根据权利要求1的挤压系统，其特征在于所述燃料电池叠堆水平地配置于所述壳体内。

47一种燃料电池系统，包括：

有第一端和第二端的燃料电池叠堆；

封装所述燃料电池叠堆并有第一端壁和第二端壁的壳体，所述第一端壁和第二端壁分别面向所述燃料电池叠堆的第一端和第二端；

向燃料电池叠堆提供挤压力的挤压系统，该挤压系统包括：配置于所述壳体之内面向所述燃料电池叠堆第一端的第一压板；配置于所述壳体之外紧靠所述壳体的第二端壁并面向所述燃料电池叠堆第二端的第二压板；

一个或多个部件，各个部件在所述壳体内沿所述叠堆的一面延伸并有连接于所述第一压板的第一端和延伸到所述壳体的所述第二端壁的第二端；

一个或多个挤压组件，各个挤压组件连接于所述一个或多个部件中的部件并且所述挤压组件的至少一部分配置于所述壳体之外。

48根据权利要求47的燃料电池系统，其特征在于：

各个所述挤压组件的所述部分包括挤压部件，所述挤压部件施力于所述一个或多个部件中所述挤压组件连接的那个部件；

各个所述挤压组件还包括连接组件，所述连接组件把所述挤压组件的挤压部件连接到所述一个或多个部件中所述挤压组件连接的那个部件，各个挤压组件的挤压部件和连接组件一起适合把挤压力通过施加于所述一个或多个部件中所述挤压组件连接的那个部件的第二端上的力传递到所述第一压板。

49根据权利要求48的燃料电池组，其特征在于各个所述挤压组件的连接组件包括连接部件，所述连接部件连接所述一个或多个部件中所述挤压组件连接的那个部件的第二端，各个连接部件都适合在所述一个或多个部件中所述连接部件连接的那个部件由于热膨胀而转动时相对于所述一个或多个部件中所述连接部件连接的那个部件作轴向和横向移动。

50根据权利要求49的燃料电池系统，其特征在于各个所述挤压组件的连接部件围绕所述一个或多个部件中所述连接部件连接的那个部件的第二端并包括：沿所述连接部件长度方向隔开的第一和第二片盘；位于所述第一和第二片盘之间的膜盒。

51根据权利要求50的燃料电池系统，其特征在于各个所述挤压组件的连接部件有：位于第一部分的第一螺孔，所述第一螺孔供所述一个或多个部件中所述连接部件接合的那个部件的第二端拧入；位于第二部分的第二螺孔，所述第二螺孔供所述挤压组件的挤压部件的一部分拧入，所述第二部分紧靠所部壳体的第二端壁的内表面。

52根据权利要求50的燃料电池系统，其特征在于各个所述挤压组件的连接部件适合使得所述一个或多个部件中所述连接部件接合的那个部件的第二端可以让所述一个或多个部件的第二端密封穿过所述连接部件的那个部件以便所述一个或多个部件中那个部件的第二端与所述挤压组件的挤压部件接合。

53根据权利要求49的燃料电池系统，其特征在于所述挤压组件的挤压部件包括一个弹簧组件，所述弹簧组件有：安装于所述壳体的第二端壁外表面的基板；与所述基板隔开的吸引板；位于所述基板与吸引板之间的一个或多个弹簧；穿过所述一个或多个弹簧中心延伸的轴，所述轴的第一端连接于所述吸引板而所述轴的第二端与所述挤压组件的连接组件接合。

54根据权利要求49的燃料电池系统，其特征在于：

所述挤压组件包括一个弹簧组件，所述弹簧组件有：安装于所述壳体的第二端壁外表面的基板；与所述基板隔开的吸引板；位于所述基板与吸引板之间的一个或多个弹簧；

所述一个或多个部件中的与所述弹簧组件对准的那个部件的第二端穿过所述弹簧组件的所述一个或多个弹簧中心延伸并连接于所述弹簧组件的所述吸引板。

55根据权利要求48的燃料电池系统，其特征在于所述挤压组件的挤压部件包括一个弹簧组件，所述弹簧组件有：安装于所述壳体的第二端壁外表面的基板；与所述基板隔开的吸引板；位于所述基板与吸引板之间的一个或多个弹簧；穿过所述一个或多个弹簧中心延伸的轴，所述轴的第一端连接于所述吸引板而所述轴的第二端与所述挤压组件的连接组件接合。

56根据权利要求48的燃料电池系统，其特征在于：

所述挤压组件包括一个弹簧组件，所述弹簧组件有：安装于所述壳体的第二端壁外表面的基板；与所述基板隔开的吸引板；位于所述基板与吸引板之间的一个或多个弹簧；

所述一个或多个部件中的与所述弹簧组件对准的那个部件的第二端穿过所述弹簧组件的所述一个或多个弹簧中心延伸并连接于所述弹簧组件的所述吸引板。

57根据权利要求48的燃料电池系统，其特征在于还包括第一柔性材料层和第二柔性材料层，所述第一柔性材料层配置于所述燃料电池叠堆的所述第一端板与所述第一压板之间，所述第二柔性材料层配置于所述第二端板与所述壳体的第二端壁的内表面之间。

58根据权利要求47的燃料电池系统，其特征在于第一柔性材料层和第二柔性材料层，所述第一柔性材料层配置于所述燃料电池叠堆的所述第一端板与所述第一压板之间，所述第二柔性材料层配置于所述第二端板与所述壳体的第二端壁的内表面之间。

Images