CN109888329A - 采电板组件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种采电板组件，安装在燃料电池中，包括：采电板，用于收集燃料电池中的电流并将电流导出；散热板(3)，所述散热板(3)安装在所述采电板上，用于吸收所述采电板的热量。本发明采电板组件具有良好的导电、导热及结构强度，同时耐介质腐蚀性能和散热性能良好，克服了采电板耐介质腐蚀性差、散热性差的问题。
Description
技术领域
本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种水冷式。
背景技术
燃料电池是一项非常有前景的能源技术，与现有的传统能量转化技术相比，燃料电池具有许多优点，包括更高的能量转化效率、污染物零排放、无运动部件工作安静等。燃料电池有多种类型，其中质子交换膜燃料电池(PEMFC)，发电过程不涉及氢氧燃烧，因而不受卡诺循环的限制，能量转换率高；发电时不产生污染，发电单元模块化，可靠性高，组装和维修都很方便，工作时也没有噪音。虽然质子交换膜燃料电池具有诸多优点，但也存在一些亟待解决的问题。
在质子交换膜燃料电池中，采电板安装在层叠的膜电极和双极板的最外层，起到收集燃料电池电流并将电流导出的作用。如图1所示，采电板1-1安装在层叠的膜电极1-2和双极板1-3的最外层，如图2所示，铜质的采电板1-1为整体式铜板结构。
采电板最常用的材料为铜板，导电性能好，结构强度也较好，但与水接触容易锈蚀，而燃料电池的采电板上有让冷却液、氢气和空气通行的通道，不可避免的要与冷却液、氢气、空气中的水接触。即使在铜板表面经过耐腐蚀处理，使用较长时间后，接触的部位依然会锈蚀，从而会影响燃料电池的整体性能。
另外由于燃料电池电流大，采电板在工作过程中会发热，如果持续发热且发热量较大，会使与之接触的密封垫加速老化，导致密封失效，因此在采电板上产生的热量需要设计散热降温方案来带走多余的热量。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种采电板组件，能够解决采电板散热的问题。
为了解决上述问题，本发明提供一种采电板组件，安装在燃料电池中，包括：
采电板，用于收集燃料电池中的电流并将电流导出；
散热板，散热板安装在采电板上，用于吸收采电板的热量。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
优选的，采电板包括：
底板，底板采用耐腐蚀材料制成；
嵌板，嵌板安装在底板上，用于收集燃料电池中的电流并将电流导出；
嵌板与散热板分别设置在底板的两面。
优选的，散热板上设有冷却液流道，冷却液流道内充满冷却液，冷却液用于吸收采电板的热量。
优选的，散热板上设有介质出入口，冷却液流道包括流道入口和流道出口，流道入口与散热板上的任一介质出入口相通，流道出口与对角侧的介质出入口相通，燃料电池冷却液从流道入口流入冷却液流道后，顺直线式流道沿散热板长度方向流动，从流道出口流出。
优选的，散热板的边缘设有第一密封部，底板的边缘设有第二密封部，第一密封部与第二密封部密封配合，在散热板与底板贴合面围成密封空间，冷却液在密封空间内流动。
优选的，第一密封部为密封凹槽，第二密封部为密封凸棱。
优选的，密封凹槽内加注有密封胶。
优选的，散热板采用石墨碳素材料制成。
优选的，底板上设有凹槽，嵌板安装在凹槽内。
优选的，底板采用石磨碳素材料制成，嵌板为铜板。
本发明提供的采电板组件至少具有下列有益效果：
本发明采电板组件具有良好的导电、导热及结构强度，同时耐介质腐蚀性能和散热性能良好，克服了采电板耐介质腐蚀性差、散热性差的问题。
附图说明
图1为现有技术的采电板在燃料电池中的安装位置示意图；
图2为现有技术的铜板采电板结构示意图；
图3为本发明实施例的采电板组件的结构示意图；
图4为本发明实施例的底板与嵌板配合一面的结构示意图；
图5为本发明实施例的底板与散热板配合一面的结构示意图；
图6为本发明实施例的散热板的结构示意图。
附图标记表示为：
1、底板；2、嵌板；3、散热板；4、冷却液流道；5、介质出入口；6、第一密封部；7、第二密封部；8、凹槽。
具体实施方式
结合参见图3-6所示，本发明实施例提供的一种采电板组件，安装在燃料电池中，包括：采电板，用于收集燃料电池中的电流并将电流导出；散热板3，散热板3安装在采电板上，用于吸收采电板的热量。
本发明的采电板组件通过在采电板上安装散热板3提高了采电板的散热性能。
在本实施例中，优选的采电板包括：底板1，底板1采用耐腐蚀材料制成；嵌板2，嵌板2安装在底板1上，用于收集燃料电池中的电流并将电流导出；嵌板2与散热板3分别设置在底板1的两面。
本实施采用底板1与嵌板2的组合式结构，耐腐蚀性能良好的底板1与介质接触，导电性、结构强度良好的嵌板2安装在底板1上，增强了采电板的耐介质腐蚀性能和结构强度，提高了采电板的可靠性。
底板1采用石墨碳素材料制成，具体为一种石磨碳板。石磨碳板是一种采用石墨碳素材料，添加耐酸性极强的有机复合物。经高压成型、真空浸渍、高温热处理工艺精制而成，具有非凡的耐酸和耐温性能。
在燃料电池中，工作介质会流经采电板，工作介质是造成金属采电板腐蚀的主要原因。本实施例中，将供燃料电池的工作介质流动的介质出入口5开设在耐腐性较好的底板1上，尽量避免介质与耐腐蚀性能较差的嵌板2接触，从而减少介质对嵌板2的腐蚀。
在本实施例中，嵌板2用于电流的收集和导出，其需要具备良好的导电导热性能，因此嵌板2采用导电材料制成。优选嵌板2为铜板。
本实施例中，底板1上设有凹槽8，嵌板2安装在凹槽8内。由于作为底板1的采用耐腐蚀性能较好的石磨碳板，但石磨碳板的结构强度和韧性较差，因此将结构强度良好的嵌板2嵌装在底板1中，不仅可以增强底板1的强度，还能够保证组合式采电板的厚度与整体式采电板厚度一致，可以直接安装到现有的燃料电池结构中。
本实施例中，嵌板2可以通过导电、导热性能良好的导电粘合剂粘接在凹槽8内。本实施例采用的导电粘合剂具体为银粉填充型导电胶。
导电胶粘剂，简称导电胶，是一种既能有效地胶接各种材料，又具有导电性能的胶粘剂，是在填充型导电胶中添加金属粉末的导电性填料，目前普遍使用的就是银粉填充型导电胶。
本实施例中，嵌板2和底板1也可以保持分离状态，在燃料电池电堆装配时通过外部部件将嵌板2和底板1压紧。由于加工误差的存在，嵌板2和底板1之间会存在装配间隙，具体是，嵌板2的下表面与凹槽8的底面之间存在装配间隙，装配间隙的存在可能会影响采电板的性能。因此，嵌板2装入凹槽8前，在凹槽8的底面铺装一层导电粉末，导电粉末可以用来填补嵌板2的下表面与凹槽8的底面的装配间隙，优选导电粉末为石墨粉，从而嵌板2与底板1能够实现良好的导电、导热性能。石墨粉是一种导电导热性能良好的粉末状物质，是一种广泛使用的导电、导热材料。
本实施例的组合式采电板具有采电板应有的良好的导电、导热及结构强度，同时耐介质腐蚀性能也良好，克服了单独的铜质采电板耐介质腐蚀性差，单独的石墨采电板结构强度差的问题。
在本实施例中，采用石墨碳素材料制成的散热板3上设有冷却液流道4，冷却液流道4内充满冷却液，冷却液用于吸收采电板的热量。散热板3上设有介质出入口5，冷却液流道4包括流道入口和流道出口，流道入口与散热板3上的任一介质出入口5相通，流道出口与对角侧的介质出入口5相通，燃料电池冷却液从流道入口流入冷却液流道4后，顺直线式流道沿散热板3长度方向流动，从流道出口流出。
在散热板3的边缘设有第一密封部6，底板1的边缘设有第二密封部7，第一密封部6与第二密封部7密封配合，冷却液流道4在散热板3与底板1之间形成密封流道，冷却液在密封的冷却液流道4中，从散热板3一侧的介质出入口5流入，流过底板1后吸收热量后，经散热板3另一侧的介质出入口5流出，形成良好的冷却液循环。
优选的，第一密封部6为密封凹槽，第二密封部7为密封凸棱。密封凹槽与密封凸棱配合扣实，在密封凹槽内加注有密封胶，进一步增强密封性。
本发明水冷采电板具有采电板应有的良好的导电、导热及结构强度，同时耐介质腐蚀性能和散热性能良好，克服了现有方案采电板耐介质腐蚀性差、散热性差的问题。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种采电板组件，安装在燃料电池中，其特征在于，包括：
采电板，用于收集燃料电池中的电流并将电流导出；
散热板(3)，所述散热板(3)安装在所述采电板上，用于吸收所述采电板的热量。
2.根据权利要求1所述的采电板组件，其特征在于，所述采电板包括：
底板(1)，所述底板(1)采用耐腐蚀材料制成；
嵌板(2)，所述嵌板(2)安装在所述底板(1)上，用于收集燃料电池中的电流并将电流导出；
所述嵌板(2)与所述散热板(3)分别设置在所述底板(1)的两面。
3.根据权利要求1或2所述的采电板组件，其特征在于，所述散热板(3)上设有冷却液流道(4)，所述冷却液流道(4)内充满冷却液，冷却液用于吸收所述采电板的热量。
4.根据权利要求3所述的采电板组件，其特征在于，所述散热板(3)上设有介质出入口(5)，所述冷却液流道(4)包括流道入口和流道出口，所述流道入口与所述散热板(3)上的任一所述介质出入口(5)相通，所述流道出口与对角侧的所述介质出入口(5)相通，燃料电池冷却液从流道入口流入冷却液流道(4)后，顺直线式流道沿所述散热板(3)长度方向流动，从流道出口流出。
5.根据权利要求4所述的采电板组件，其特征在于，所述散热板(3)的边缘设有第一密封部(6)，所述底板(1)的边缘设有第二密封部(7)，所述第一密封部(6)与第二密封部(7)密封配合，所述冷却液流道(4)在所述散热板(3)与所述底板(1)之间形成密封流道。
6.根据权利要求5所述的采电板组件，其特征在于，所述第一密封部(6)为密封凹槽，所述第二密封部(7)为密封凸棱。
7.根据权利要求5所述的采电板组件，其特征在于，所述密封凹槽内加注有密封胶。
8.根据权利要求1、2、4-6任一所述的采电板组件，其特征在于，所述散热板(3)采用石墨碳素材料制成。
9.根据权利要求7所述的采电板组件，其特征在于，所述底板(1)上设有凹槽(8)，所述嵌板(2)安装在所述凹槽(8)内。
10.根据权利要求9所述的采电板组件，其特征在于，所述底板(1)采用石磨碳素材料制成，所述嵌板(2)为铜板。
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