燃料电池堆和用于组装该燃料电池堆的方法_4

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吸取燃料电池的电流。应当理解,在替代实施例中,一个或多个或所有的燃料电池可共享导电轨。
[0159]图5a和图5b示出燃料电池壳体502a、502b和燃料电池506的条带504,燃料电池506具有与由图4中的条带和载体的组合形成的结构的类似性。除了图4的条带和载体的特征以外,图5的条带504包括集电器板514、外部连接器框架520和绝缘体框架522。在本示例中,壳体的基部502a包括第一端板并且壳体的顶部502b包括第二端板。
[0160]燃料电池506的条带504的第一绝缘框架508已经被放置在壳体502a的基部中。燃料电池堆可以通过沿将燃料电池504和空框架512隔开的横向折线510折叠燃料电池
506、507的条带504来形成。空框架512是间隔元件的示例。横向折线510被设置在空框架512中的每个的末端。一旦燃料电池506、507全部在基部502a内,则壳体502b的盖子可被放置在折叠燃料电池的顶部上以便完成燃料电池堆。
[0161]图5的条带504在若干方面与图4所示的条带不同。例如,集电器板514被设置在条带504的第一绝缘框上,并且外部连接器框架被设置在条带504的另一端。导电板514通过第一绝缘框架508与设置在壳体的基部502a中的第一端板绝缘。集电器板514被耦接至导电轨516,所述导电轨沿支撑结构518延伸,所述支撑结构延伸至在条带502另一端的外部连接器框架520。燃料电池506也被耦接至类似的导电轨516用于电流监测。导电轨516在外部连接器框架520上的节点518终止。集电器板514、导电轨516和节点518可以包括材料诸如铜。如从图5b可以看出,当构造堆时,节点518被露出用于外部连接。
[0162]最接近将形成堆顶部的条带502的一部分的燃料电池507可被称为顶部燃料电池
507。顶部燃料电池507毗连于可选的间隔元件(空框架)512。间隔元件512毗连于包括电绝缘材料的绝缘体框架522。当折叠所述堆时,绝缘体框架522将形成第二端板的盖子502b与顶部燃料电池507隔开。绝缘体框架522通过端部间隔元件513与外部连接器框架520隔开。然而,端部间隔元件513的功能不同于间隔元件512的其余部分的功能;在端部间隔元件513的末端处的横向折叠每个相对于毗连的框架520、522折叠90度。端部间隔元件513允许连接器框架520被定位在第二端板的外部上,该第二端板被构造到壳体502b顶部中。当折叠条带时,图5a所示的绝缘体框架522的表面不会在与连接器框架520的表面相同的方向面对。
[0163]图5b示出在图5a中看到的条带504的扇叠图。为了清晰起见,在通过所述堆的方向的距离被放大。当折叠条带504时,在毗连的燃料电池506与空框架512的载体部分之间的角度接近180度(其中,相比于燃料电池的宽度,其厚度较小)。
[0164]压力垫524可以被设置在与上方设置导电节点518的表面相对的连接器框架520的表面上。压力垫524可以在设置在壳体顶部502b中的第二端板与连接器框架520之间提供压力吸收层。提供压力垫524可以防止当向燃料电池堆施加压缩力时对所述堆的损坏,并可提供柔顺性以及最大化或增加导电表面之间的接触。需要压缩力526经由压缩所述堆内各种燃料电池506、507的电池和垫圈以接合和密封,并能最终组装所述堆,这在本领域中是众所周知的。
[0165]图6a示出用于组装燃料电池的设备,所述设备可以是用于燃料电池堆602的生产线600的一部分。生产线600包括输送机604,其可以是传送带,所述输送机用于在与燃料电池组件的条带的纵向轴线平行的第一方向移动燃料电池的条带,以便使所述条带的子组件接收部定位在构建点。只有燃料电池组件的条带的支撑结构606在图6a的侧视图中示出。第一方向在图6a中以箭头603示意地示出,并且在所述燃料电池的条带经过所述设备时在所述条带的平面中。在本示例中,第一方向是水平的。
[0166]输送机604可以具有索引器(未示出),其被配置成与支撑结构606上的索引相互作用,所述支撑结构作为燃料电池子组件与多个燃料电池相关联。该索引器可以在第一方向移动燃料电池组件的条带,以便使条带的子组件接收部定位在构建点。例如,输送机604可以只和支撑结构606的侧边缘接合。支撑结构606包括若干框架。
[0167]在本示例中,所述设备还包括第一组件应用机构(其可以被称为底部应用机构608)并可选包括第二组件应用机构(其可以被称为顶部应用机构610)。底部应用机构608被配置成在构建点将子组件/结构诸如歧管密封件应用到条带的子组件接收部的底面。顶部应用机构610可以将燃料电池子组件放置在燃料电池组件的条带的顶部上,以便在支撑结构606的框架中形成完整的燃料电池612。应当理解,在一些示例中,可以只需要一个应用机构。
[0168]在本示例中,底部应用机构608包括推杆609,所述推杆被配置成将子组件611从在第二方向与燃料电池组件的条带隔开的第一位置移到子组件611与燃料电池组件的条带底面上的粘合表面(未示出)接触的第二位置。第二方向605在图6a中以箭头605示出并横向于第一方向603。
[0169]在本实施例中,底部应用机构608还包括暗盒611,在所述暗盒中堆叠多个子组件611,其用于在燃料电池组件经过暗盒611的顶部时定位在所述燃料电池组件的条带上。对于条带上的每个预期位置,推杆609向上延伸,以便使力施加到暗盒中的底部子组件,由此将该暗盒中的顶部子组件平移到抵靠该条带的第二位置,使得该条带上的粘合剂可以将子组件611结合到该条带。推杆609然后可以缩回,使得来自暗盒中的堆顶部的第二子组件611可以从已被结合到条带的子组件移开。因此,该条带可以方便地建立索引,而无需接合该暗盒中的下一个子组件611。
[0170]被底部应用机构应用的子组件611可以是一个或多个歧管密封件、波纹阴极板或任何其他组件,在一些示例中,是相对刚性的组件诸如金属组件。
[0171]使用此类底部应用机构可避免需要燃料电池组件的条带的抓放处理,这在条带具有可被此类抓放操作损坏的精密组件的示例中可以是特别有利的。同样有益的是,可以保持燃料电池组件的条带和子组件611的位置的控制,使得可以实现更精确组装的燃料电池堆。
[0172]图6b示出从与燃料电池组件的条带接合的图6a的底部应用机构的下面的视图。在图6b中的顶视图示出在与燃料电池组件的条带的子组件接收部632隔开的第一位置处的子组件631。图6b中的底视图示出子组件631已通过推杆639被移到第二位置。在第二位置,子组件631与燃料电池组件的条带的子组件接收部632的底面上的粘合表面(未示出)接触。
[0173]还在图6b中示出的是支撑块633,该支撑块也可在第一位置(如顶视图所示)与第二位置(如底视图所示)之间移动。支撑块633用于防止在子组件从下面向燃料电池组件的条带应用时燃料电池组件的条带移动。在第一位置,支撑块633与燃料电池组件的条带的上表面隔开。在第二位置,支撑块633毗连于该条带的上表面。使用此类支撑块能在条带的底面与子组件631之间提供更好的粘合,因为可以向两个组件施加更大的压缩力。
[0174]图6c示出包括底部应用机构的替代组装设备,该设备在本示例中是推杆658。在本示例中,代替如图6a和6b中的在暗盒中设置的子组件,子组件651被提供到第二位置用于通过预制袋状带660结合到燃料电池组件652的条带。当所述带用子组件651载入时,其在图6c中用参考标号660’标记,并在子组件651已被移除后,用参考标号660”标记。此类袋状带660在本领域是已知的,并且可以是有利的,因为它可以用来精确对准子组件用于随后的粘合拾取。
[0175]在图6c中,组件应用机构设置用于将子组件651(在图6c中最远留下的四个子组件651在第一位置)从与燃料电池组件的条带隔开的第一位置移到子组件651 (在图6c中在推杆658上面的子组件651)与燃料电池组件652的条带的底面接触的第二位置。在本示例中的组件应用机构包括如上所述的推杆658以及用于将袋状带660从左到右横向建立索引的机构两者。另选地,该机构可以被视为只是推杆658,使得当子组件651在推杆658与条带652之间时但是在推杆658已将该子组件651移至与条带652接触之前,该子组件651在第一位置。无论哪种方式,该组件应用机构被配置成向位于袋状带中的子组件施加力,以便使该子组件平移到第二位置。
[0176]在图6c中还示出的是可选的盖带661,在该盖带被平移至推杆658时,其可以将子组件保持在袋状带660中的预期位置。在关联的子组件651被放入第二位置用于结合至条带652之前,盖带663可以被卷动在卷带轴663上。
[0177]先前描述的生产线600和燃料电池组件的条带的特征的组合减少了构建燃料电池堆所需的物理空间,能提供显著量的自动化,并可改进燃料电池堆的构造的再现性和精确性。
[0178]输送机604可以将由应用机构608、610形成的燃料电池612安置到壳体614中。燃料电池612可以通过壳体614中的自对准过程来对准,使得燃料电池中的每个的第一表面正确对准。在所述堆中燃料电池中的每个的第一表面以与当燃料电池被平放在条带中时燃料电池的第一表面的方向相同的方向面对。
[0179]应当理解,本文描述的实施例的任何特征可以与可实践如此做的任何其他实施例的一个特征或多个特征组合。例如,图6的生产线可以使用局部燃料电池组件的多个条带,诸如图5所示的两个条带。
[0180]图7示出组装燃料电池堆的一种方法。该方法包括第一步骤701:折叠燃料电池组件的条带以便使多个燃料电池组件定位在构建位置。该方法还包括可选的第二步骤702:在构建位置从所述多个燃料电池组件移除支撑结构的至少一部分。在构建位置从所述多个燃料电池组件移除支撑结构的至少一部分可以包括第三步骤703:留下连接至所述多个燃料电池组件的支撑结构的一部分。所述支撑结构的剩余部分可以提供至所述堆的电气连接。因此,支撑结构既可以在构造燃料电池堆期间保持燃料电池组件又可以提供至所述堆的电气连接。
[0181]图8示出组装燃料电池堆的一种方法。该方法包括第一步骤801:对包括索引结构的燃料电池组件的条带建立索引,以便使燃料电池组件定位在构建位置。使用该索引结构允许组装燃料电池堆的简化方法。使用该索引结构还可以允许燃料电池堆组件在构建位置的更精确或可再现的放置。
[0182]该方法还包括可选的第二步骤802:在构建位置从所述燃料电池组件移除索引结构。
[0183]该方法还可以包括第三步骤803和第四步骤804。燃料电池堆的索引结构可以包括在毗连的燃料电池组件之间的横向折叠区。在第三步骤803,可在横向折叠区折叠索引结构,以便使多个燃料电池组件定位在构建位置。在第四步骤804,可以在构建位置从多个燃料电池组件移除索引结构。移除该索引结构可以允许减小燃料电池堆的最终尺寸。
[0184]图9示出组装燃料电池堆的一种方法。该方法包括第一步骤901:将局部燃料电池组件的第一条带定位在该局部燃料电池组件的第二条带上面。第一条带和第二条带可以一起限定多个燃料电池。
[0185]该方法在步骤902继续将所述局部燃料电池组件的第一条带和第二条带扇叠在一起以便组装燃料电池堆。
[0186]图9的方法提供一种组装燃料电池堆的方便、精确和可再现的手段。
[0187]图1Oa至图1Oe示出燃料电池组件1000的条带和用于从燃料电池组件1000的条带组装燃料电池的设备。具体地,条带1000包括绕枢轴1006可转动地连接到第二子组件1004的第一子组件1002。第一子组件1002在第一位置、第二位置与第三位置之间可绕枢轴1006移动,第一位置平行于条带的平面(如图1Oa和图1Ob所示),第二位置离开条带的平面(
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