CN108155399A - 一种带有保温结构的燃料电池电堆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带有保温结构的燃料电池电堆，包括电化学反应模块和加压模块，所述的加压模块包括电化学反应模块两端的金属端板，所述的电堆还包括与电化学反应模块两端连接的保温模块，所述的保温模块设置在电化学反应模块和金属端板之间。与现有技术相比，本发明配置保温流道，提高两侧反应温度，防止冷凝水的产生，提高电堆性能和整体寿命。

Description

一种带有保温结构的燃料电池电堆
技术领域
本发明涉及一种燃料电池电堆，尤其是涉及一种带有保温结构的燃料电池电堆。
背景技术
燃料电池电堆包括电化学反应模块和两端的端板，如图4所示，现有的电化学反应模块与端板之间只有一层绝缘板27，起到绝缘支撑的作用，由于靠近端板25，端板25为金属材料，体积大，散热量大，导致大量的热量从端板25向外散发，使得电化学反应模块26两侧的温度偏低，容易产生冷凝水，堵塞流道，同时导致性能偏差，且波动明显，极易损坏，影响整体电堆寿命。
发明内容
本发明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寿命长、性能稳定的带有保温结构的燃料电池电堆。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种带有保温结构的燃料电池电堆，包括电化学反应模块和加压模块，所述的加压模块包括电化学反应模块两端的金属端板，所述的电堆还包括与电化学反应模块两端连接的保温模块，所述的保温模块设置在电化学反应模块和金属端板之间。
所述的保温模块包括配水绝缘板，所述的配水绝缘板内部设有水流道，所述的水流道中流通用于保温的循环水。
所述的保温水流道与电化学反应模块中循环水路相连。
所述的电化学反应模块的两端为阴极绝缘板和阳极绝缘板，所述的配水绝缘板设置在阴极绝缘板和阳极绝缘板外侧。
所述的配水绝缘板上设有密封槽，所述的密封槽环绕在水流道周围。
所述的水流道的入口和出口设置于配水绝缘板的对角线上。
所述的加压模块还包括螺栓和螺母，所述的螺栓穿过两个金属端板，所述的螺母与一个端板外侧紧固连接。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)提高电堆性能：电化学反应模块两侧由于靠近金属端板，散热量大，温度偏低，经常导致性能底下的问题，本发明通过配置保温流道，可以有效的解决这个问题，提高两侧反应温度，提高电堆性能。
(2)提高电堆稳定性：高温高湿的气体通过燃料入口和空气入口进入燃料电池电堆，由于两侧靠近金属端板，散热量大，会使得气体中的水冷凝，形成液态水，堵塞流道，引起性能的大幅波动，本发明通过配置保温流道，可以有效的解决这个问题，防止冷凝水的产生，提高电堆稳定性。
(3)提高电堆整体寿命：由于两侧温度低，容易产生冷凝水，两侧的电极寿命降低，本发明通过配置保温流道，可以有效保证整体电堆的一致性，从而提高电堆整体寿命。
(4)保温水流道与电化学反应模块中循环水路相连，结构紧凑，达到回收能量的目的。
附图说明
图1为本发明电堆的主视剖面结构示意图；
图2为本发明电堆的水路气口配置图；
图3为本发明电堆的配水绝缘板的结构示意图；
图4为现有技术示意图。
附图标记：
1为紧固螺母；2为下端板；3为阴极配水绝缘板；4为阴极绝缘板；5为正极取电板；6为阴极碳板；7为普通碳板；8为MEA；9为负极取电板；10为阳极碳板；11为阳极绝缘板；12为阳极配水绝缘板；13为上端板；14为紧固螺栓；15为冷却液入口；16为空气入口；17为燃料入口；18为冷却液出口；19为空气出口；20为燃料出口；21为密封槽；22为水入口；23为水流道；24为水出口；25为端板；26为电化学反应模块；27为绝缘板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明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，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
如图1～3所示，本实施例燃料电池电堆主要包括两侧加压模块，电化学反应模块，保温模块。
加压模块包括两侧上端板13和下端板2，两块端板提供刚度，紧固螺栓14穿过两块端板，连接并锁紧紧固螺母1压紧燃料电池。
电化学反应模块主要由十组普通碳板7和MEA(膜电极组件)8堆叠而成，上下两侧为阴极碳板6和阳极碳板10，阴极碳板6下方为正极取电板5，阳极碳板10上方为负极取电板9。
保温模块主要分布在电化学反应模块两侧，下方为阴极绝缘板4，阴极绝缘板4下方为阴极配水绝缘板3；上方为阳极绝缘板11，阳极绝缘板11上方为阳极配水绝缘板12，保温模块两侧为加压模块。
本实施例电堆中各主要部件的作用：
紧固螺母1：与紧固螺栓配合提供压紧力。
下端板2：提供刚度，使得内部受力均匀。
阴极配水绝缘板3：绝缘电堆内部与端板，并提供电堆保温。
阴极绝缘板4：绝缘电堆内部与端板。
正极取电板5：电源输出正极。
负极取电板6：电堆输出负极。
阳极绝缘板11：绝缘电堆内部与端板。
阳极配水绝缘板12：绝缘电堆内部与端板，并提供电堆保温。
上端板13：提供刚度，使得内部受力均匀。
紧固螺栓14：与紧固螺母配合提供压紧力。
密封槽21：密封保温水流道。
水入口22：保温水入口。
水流道23：保温水流道。
水出口24：保温水出口，与水入口22沿对角线设置，利于热量充分交换。
电堆工作原理：
本实施例通过在原有绝缘板的基础上，另加两块带水流道的阴极配水绝缘板3和阳极配水绝缘板12，与原本电化学反应模块中循环水路相连，引入循环水，以达到给电化学反应模块保温的效果，两块绝缘板测水流道需要经过计算，保证流道压损在普通流道压损的2～3倍之间，这样做可以有效的解决电化学反应模块靠近两侧区域由于散热量大温度低导致的性能下降的问题，同时也不至于对于原有水流量下的散热带来影响。

Claims (7)

1.一种带有保温结构的燃料电池电堆，包括电化学反应模块和加压模块，所述的加压模块包括电化学反应模块两端的金属端板，其特征在于，所述的电堆还包括与电化学反应模块两端连接的保温模块，所述的保温模块设置在电化学反应模块和金属端板之间。
2.根据权利要求1所述的一种带有保温结构的燃料电池电堆，其特征在于，所述的保温模块包括配水绝缘板，所述的配水绝缘板内部设有水流道，所述的水流道中流通用于保温的循环水。
3.根据权利要求2所述的一种带有保温结构的燃料电池电堆，其特征在于，所述的保温水流道与电化学反应模块中循环水路相连。
4.根据权利要求2所述的一种带有保温结构的燃料电池电堆，其特征在于，所述的电化学反应模块的两端为阴极绝缘板和阳极绝缘板，所述的配水绝缘板设置在阴极绝缘板和阳极绝缘板外侧。
5.根据权利要求2所述的一种带有保温结构的燃料电池电堆，其特征在于，所述的配水绝缘板上设有密封槽，所述的密封槽环绕在水流道周围。
6.根据权利要求2所述的一种带有保温结构的燃料电池电堆，其特征在于，所述的水流道的入口和出口设置于配水绝缘板的对角线上。
7.根据权利要求1所述的一种带有保温结构的燃料电池电堆，其特征在于，所述的加压模块还包括螺栓和螺母，所述的螺栓穿过两个金属端板，所述的螺母与一个端板外侧紧固连接。
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