CN109921059A - 一种简化风冷阴极封闭式燃料电池系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及燃料电池技术领域，具体为一种简化风冷阴极封闭式燃料电池系统，包括质子交换膜燃料电池堆，包括端板，设于两所述端板之间的多个单体电池，以及设于相邻两所述单体电池之间的导电导热金属片；所述导电导热金属片部分凸出所述单体电池；机箱壳，用于容置所述质子交换膜燃料电池堆；散热器，与凸出所述单体电池部分的所述导电导热金属片接触式连接，包括设置在散热器壳体内部的散热风机。本申请通过导电导热金属片将燃料电池堆运行时产生的热量传导至散热器进行散热冷却,即将燃料电池的发电部分和散热部分拆卸式连接，燃料电池系统不发电时，便于贮存和移动；统运行时，使其能够更好地适应周围环境。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，具体为一种简化风冷阴极封闭式燃料电池系统。
背景技术
根据电解质和结构的不同，燃料电池分为碱性燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池、磷酸燃料电池、金属空气燃料电池和质子交换膜燃料电池，其中质子交换膜燃料电池由于具有可常温下快速启动、功率密度高、工作温度低、无废气排放等优点被广泛应用，目前对质子交换膜燃料电池的研究日益深入，如何提高质子交换膜燃料电池系统的环境适应性和简化燃料电池系统以便于燃料电池系统的贮存和移动是当前研究的热点之一。
如图4所示，现有的质子交换膜燃料电池系统为了保证冷却空气将电堆的热量带走，需要在燃料电池机箱壁上开两个通风窗，通风窗上需要加过滤层以将有害气体、灰尘等过滤掉，这样就增加了质子交换膜燃料电池系统的重量，不便其贮存和移动时，其运行时对外界条件要求高，环境适用性差。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提出了一种简化风冷阴极封闭式燃料电池系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种简化风冷阴极封闭式燃料电池系统，包括
质子交换膜燃料电池堆，包括端板，设于两所述端板之间的多个单体电池，以及设于相邻两所述单体电池之间的导电导热金属片；所述导电导热金属片部分凸出所述单体电池；
机箱壳，用于容置所述质子交换膜燃料电池堆；
散热器，与凸出所述单体电池部分的所述导电导热金属片接触式连接，包括设置在散热器壳体内部的散热风机。
作为优选，所述机箱壳设有允许所述导电导热金属片穿过的孔槽，所述孔槽与所述导电导热金属片密封连接。
作为优选，所述散热器壳体设有允许所述导电导热金属片穿过的金属片进出口，所述散热器壳体与所述导电导热金属片接触式连接。
作为优选，所述金属片进出口包括多个沿竖直方向平行设置的条形开口，所述散热器壳体内底部设有与所述导电导热金属片数量对应的若干对滑动槽，每对滑动槽与一个散热片滑动连接，滑动槽的设置位置与条形开口的设置位置一一对应。
作为优选，所述散热片与所述导电导热金属片接触侧为光面、与所述导电导热金属片接触的相对侧设有若干散热凹槽。
作为优选，所述滑动槽贯穿散热器壳体底板，且所述散热器壳体底板在所述滑动槽两侧设有限位槽，所述滑动槽连接设有移动杆，所述移动杆套设有与所述限位槽配合使用的限位块，所述移动杆顶端设有螺纹连接孔、底端穿过所述滑动槽，所述导电导热金属片底部设有与所述螺纹连接孔配合使用的螺纹连接端。
作为优选，所述导电导热金属片表面设有导电涂层，所述导电涂层的材质为石墨。
作为优选，所述导电导热金属片凸出所述单体电池部分在所述导电涂层表面涂有绝缘保护层。
作为优选，带有所述绝缘保护层的所述导电导热金属片的总厚度为0.2至1.5毫米。
作为优选，所述导电导热金属片的材质为紫铜。
本发明的有益效果是，本申请通过导电导热金属片将燃料电池堆运行时产生的热量传导至散热器进行散热冷却,即将燃料电池系统的发电部分和散热部分拆卸式连接，燃料电池系统不发电时，燃料电池系统的发电部分能够完全封闭，且结构简单，便于贮存和移动；燃料电池系统运行时，燃料电池系统的发电部分仅有空气进出气口和氢气进出气口对外敞开，使其能够更好地适应周围环境，提高了环境适应性。
附图说明
图1为本发明质子交换膜燃料电池堆的结构示意图；
图2为本发明单体电池的结构示意图；
图3为本发明简化风冷阴极封闭式燃料电池系统的结构示意图；
图4为现有技术的质子交换膜燃料电池系统的结构示意图；
图5为散热器的部分结构示意图；
图6为滑动槽的结构示意图；
图7为滑动槽的另一结构示意图；
其中，1、端板,2、单体电池,3、导电导热金属片,4、机箱壳,41、空气进气口,42、空气出气口,43、氢气进气口,44、氢气出气口,5、散热器,51、散热风机，61、限位槽,62、移动杆,63、限位块,64、螺纹连接端。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1至图3所示，一种简化风冷阴极封闭式燃料电池系统，包括质子交换膜燃料电池堆，机箱壳4和散热器5。所述质子交换膜燃料电池堆包括端板1，设于两所述端板1之间的多个单体电池2，以及设于相邻两所述单体电池2之间的导电导热金属片3，所述导电导热金属片3部分凸出所述单体电池2。所述单体电池2包括阴极板21，阳极板22，和设于所述阴极板21与所述阳极板22之间的膜电极23。
所述导电导热金属片3表面设有导电涂层，所述导电涂层的材质可以是金或铂或石墨中的一种，最优为石墨，使得导电导热金属片3具有很好地导电效果且性价比最高。所述导电导热金属片3的材质可以是紫铜或不锈钢或钛中的一种，最优为紫铜，使得导电导热金属片3具有很好地导热效果。
所述导电导热金属片3凸出所述单体电池2部分在所述导电涂层表面涂有绝缘保护层，一方面可保护导电导热金属片3不受外界环境腐蚀，另一方面防止两相邻的导电导热金属片3发生接触而导致短路。带有所述绝缘保护层的所述导电导热金属片3的总厚度为0.2至1.5毫米。所述单体电池2的宽度与所述导电导热金属片3的长度之比为1:1.1至1:50。
所述机箱壳4用于容置所述质子交换膜燃料电池堆，且设有空气进气口41，空气出气口42，氢气进气口43和氢气出气口44。所述机箱壳4设有允许所述导电导热金属片3穿过的孔槽，所述孔槽与所述导电导热金属片3密封连接，即空气不能从导电导热金属片3与机箱壳4孔槽连接处进出机箱壳4。
所述散热器5与凸出所述单体电池2部分的所述导电导热金属片3接触式连接，包括设置在散热器壳体内部的散热风机51。所述散热器壳体设有允许所述导电导热金属片3穿过的金属片进出口，所述散热器壳体与所述导电导热金属片3接触式连接。散热器壳体可以在内底部设置可移动的散热片，散热片与导电导热金属片3接触，可以将导电导热金属片3上的热量吸至散热器壳体以进行散热冷却，同时，启动散热风机51以提高散热器5的散热效率。即燃料电池堆运行时产生的热量可直接通过导电导热金属片3将热量传导至散热器5进行散热冷却。散热器5的散热器壳体可以是镂空的，与散热风机51结合使得空气流通加快，散热效果好。
如图5所示，金属片进出口可以是一个整的开口，也可以是由多个沿竖直方向平行设置的条形开口组成，散热器壳体内底部设有与导电导热金属片3数量对应的若干对滑动槽，每对滑动槽与一个散热片滑动连接，滑动槽的设置位置与条形开口的设置位置一一对应。具体使用时，可先将散热片移动至滑动槽的左端以将散热片与条形开口错开，从而避免影响导电导热金属片3进入条形开口，当导电导热金属片3进入散热器壳体内部后可将散热片沿滑动槽向右移动以与导电导热金属片3贴紧，从而对导电导热金属片3起到散热效果。所述散热片与所述导电导热金属片3接触侧为光面，便于热量的吸收，与所述导电导热金属片3接触的相对侧设有若干散热凹槽，便于热量的散除。
散热器5还可以包括制冷部件，使得散热风机51吹出的风流具有较低温度，从而能够更好地将导电导热金属片3的热量散除，其中，制冷部件采用现有技术。
如图6和7所示，所述滑动槽贯穿散热器壳体底板，且所述散热器壳体底板在所述滑动槽两侧设有限位槽61，所述滑动槽连接设有移动杆62，所述移动杆62套设有与所述限位槽61配合使用的限位块63，所述移动杆62顶端设有螺纹连接孔、底端穿过所述滑动槽，所述导电导热金属片3底部设有与所述螺纹连接孔配合使用的螺纹连接端64。导电导热金属片3与滑动槽可拆卸连接，便于导电导热金属片3的维护清理。具体连接时，先将导电导热金属片3的螺纹连接端64放入移动杆62的螺纹连接孔中，然后转动移动杆62使得移动杆62与导电导热金属片3的螺纹连接端64连接固定，接着通过调节移动杆62在滑动槽中的位置来调节导电导热金属片3的具体位置。限位块63的高度与限位槽61的高度相同，长度小于两限位槽61之间的距离，便于限位块63转动，限位块63具有稳定导电导热金属片3以及限位的作用。
燃料电池系统不发电时，可以将空气进气口41，空气出气口42，氢气进气口43和氢气出气口44全部封闭，可有效防止灰尘、雨水、有害气体等进入系统内部而对系统内的零部件造成腐蚀或损伤，有较强的环境适应性，结构简化、轻便，可将质子交换膜燃料电池堆与散热器5分开，使得质子交换膜燃料电池堆便于贮存和移动。导电导热金属片3凸出所述单体电池2部分可以用防尘保护袋保护。系统运行时，仅有空气进气口41，空气出气口42，氢气进气口43和氢气出气口44对外敞开，使质子交换膜燃料电池堆能够更好地适应周围环境，提高了环境适应性。
实施例一，本申请的质子交换膜燃料电池堆采用100W的低温质子交换膜燃料电池堆，单体电池数量为25个，导电导热金属片3为镀金铜片，厚度为1毫米，单体电池2的宽度与所述导电导热金属片3的长度之比为1:5。
上面所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
Claims (10)
1.一种简化风冷阴极封闭式燃料电池系统，其特征在于：包括
质子交换膜燃料电池堆，包括端板（1），设于两所述端板（1）之间的多个单体电池（2），以及设于相邻两所述单体电池（2）之间的导电导热金属片（3）；所述导电导热金属片（3）部分凸出所述单体电池（2）；
机箱壳（4），用于容置所述质子交换膜燃料电池堆；
散热器（5），与凸出所述单体电池（2）部分的所述导电导热金属片（3）接触式连接，包括设置在散热器壳体内部的散热风机（51）。
2.根据权利要求1所述的一种简化风冷阴极封闭式燃料电池系统，其特征在于：所述机箱壳（4）设有允许所述导电导热金属片（3）穿过的孔槽，所述孔槽与所述导电导热金属片（3）密封连接。
3.根据权利要求1所述的一种简化风冷阴极封闭式燃料电池系统，其特征在于：所述散热器壳体设有允许所述导电导热金属片（3）穿过的金属片进出口，所述散热器壳体与所述导电导热金属片（3）接触式连接。
4.根据权利要求3所述的一种简化风冷阴极封闭式燃料电池系统，其特征在于：所述金属片进出口包括多个沿竖直方向平行设置的条形开口，所述散热器壳体内底部设有与所述导电导热金属片（3）数量对应的若干对滑动槽，每对滑动槽与一个散热片滑动连接，滑动槽的设置位置与条形开口的设置位置一一对应。
5.根据权利要求4所述的一种简化风冷阴极封闭式燃料电池系统，其特征在于：所述散热片与所述导电导热金属片（3）接触侧为光面、与所述导电导热金属片（3）接触的相对侧设有若干散热凹槽。
6.根据权利要求4所述的一种简化风冷阴极封闭式燃料电池系统，其特征在于：所述滑动槽贯穿散热器壳体底板，且所述散热器壳体底板在所述滑动槽两侧设有限位槽（61），所述滑动槽连接设有移动杆（62），所述移动杆（62）套设有与所述限位槽（61）配合使用的限位块（63），所述移动杆（62）顶端设有螺纹连接孔、底端穿过所述滑动槽，所述导电导热金属片（3）底部设有与所述螺纹连接孔配合使用的螺纹连接端（64）。
7.根据权利要求1所述的一种简化风冷阴极封闭式燃料电池系统，其特征在于：所述导电导热金属片（3）表面设有导电涂层，所述导电涂层的材质为石墨。
8.根据权利要求7所述的一种简化风冷阴极封闭式燃料电池系统，其特征在于：所述导电导热金属片（3）凸出所述单体电池（2）部分在所述导电涂层表面涂有绝缘保护层。
9.根据权利要求8所述的一种简化风冷阴极封闭式燃料电池系统，其特征在于：带有所述绝缘保护层的所述导电导热金属片（3）的总厚度为0.2至1.5毫米。
10.根据权利要求1所述的一种简化风冷阴极封闭式燃料电池系统，其特征在于：所述导电导热金属片（3）的材质为紫铜。
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