CN113948735A - 燃料电池及其燃料电池端板组件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种燃料电池及其燃料电池端板组件，燃料电池端板组件包括燃料电池端板及集成于燃料电池端板上的阳极分水器；阳极分水器的壳体外壁上设置有阳极分水器热交换流道，阳极分水器热交换流道具有第一加热流体进口及第一加热流体出口，阳极分水器热交换流道内的流体为携带或吸收燃料电池的废热的加热流体。上述燃料电池端板组件，充分利用燃料电池系统废热给阳极分水器进行加热，既可以防止阳极分水器内部高温高湿的混合气体降温产生冷凝水，还可以使阳极分水器内部的部分液态水汽化成水蒸气，提高混合气体湿度，进而提高了电堆性能。利用燃料电池的废热，对直接或间接与燃料电池端板接触的部件进行加热，有效提高了燃料电池系统的效率。

Description

燃料电池及其燃料电池端板组件
技术领域
本发明涉及燃料电池设备技术领域，特别涉及一种燃料电池及其燃料电池端板组件。
背景技术
燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置。
以质子交换膜燃料电池为例，质子交换膜燃料电池对供氢、供氧以及冷却水的温度比较敏感，并且，对气体增湿及液态水比较敏感；尤其是阳极循环自增湿的质子交换膜燃料电池系统，对阳极水热管理尤为重要。并且，质子交换膜燃料电池作为汽车动力单元，受到不同车型平台布置空间的限制，对体积功率密度和质量功率密度要求较高，需要提高燃料电池系统的集成度。
目前，燃料电池在运行过程中会产生废热，这部分废热无法利用，导致热量浪费，降低系统效率。
而燃料电池具有阳极分水器，起到向各分路分配流体的作用。由于阳极分水器内部的流体为高温高湿的混合气体，在高温高湿的混合气体的温度降低后，会产生冷凝水，影响电堆性能。
因此，如何提高电堆性能及燃料电池系统的效率，是本技术领域人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种燃料电池端板组件，以提高电堆性能及燃料电池系统的效率。本发明还提供了一种具有上述燃料电池端板组件的燃料电池。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种燃料电池端板组件，包括燃料电池端板及集成于所述燃料电池端板上的阳极分水器；
所述阳极分水器的壳体外壁上设置有阳极分水器热交换流道，所述阳极分水器热交换流道具有第一加热流体进口及第一加热流体出口，所述阳极分水器热交换流道内的流体为携带或吸收燃料电池的废热的加热流体。
可选地，上述燃料电池端板组件中，还包括集成于所述燃料电池端板上的氢气入口组合接头及与所述氢气入口组合接头集成的氢气入口流道；
所述氢气入口流道包括用于使氢气引射器出口及氢循环泵的出口的气体混合并进入电堆氢气入口的三通连接件和管路；
所述氢气入口组合接头包括用于与所述电堆氢气入口连接的第一氢气接口、用于与所述氢气引射器出口连接的第二氢气接口、用于与所述氢循环泵的出口连接的第三氢气接口及用于与尾排管路连接的第四氢气接口。
可选地，上述燃料电池端板组件中，所述氢气入口组合接头还包括用于与氢气入口压力传感器连接的第一压力传感接口。
可选地，上述燃料电池端板组件中，所述氢气入口组合接头还包括用于与氢入安全阀连接的第一安全阀接口。
可选地，上述燃料电池端板组件中，还包括集成于所述燃料电池端板上的氢气出口组合接头及与所述氢气出口组合接头集成的氢气出口流道；
所述氢气出口流道包括用于使电堆氢气出口的气体进入所述阳极分水器的管路；
所述氢气出口组合接头包括用于与所述电堆氢气出口连接的第五氢气接口及用于与所述阳极分水器的入口连接的第六氢气接口。
可选地，上述燃料电池端板组件中，还包括集成于所述燃料电池端板上的空气出入结构；所述空气出入结构包括空气入口组合接头、空气流道及空气出口组合接头；
所述空气入口组合接头上集成有空气组合阀、空入温度传感器及空入压力传感器，所述空气出口组合接头上集成有空气背压阀；
所述空气入口组合接头包括与所述空气组合阀的主路出口连接的第一空入接头接口、与所述空入温度传感器连接的第二空入接头接口、与所述空入压力传感器连接的第三空入接头接口及与所述空气组合阀的旁通出口连接的第四空入接头接口；
所述空气出口组合接头包括用于与所述空气背压阀连接的第一空出接头接口及用于与所述电堆空气出口连通的第二空出接头接口。
可选地，上述燃料电池端板组件中，还包括集成于所述燃料电池端板上的冷却液出入结构，所述冷却液出入结构包括冷却路入口组合接头、冷却流道及冷却路出口组合接头；
所述冷却路入口组合接头包括：用于与整车散热器出口连通的第一冷入接口；用于与节温器小循环出口的管路连通的第二冷入接口；用于与中冷器入口管路连通的第三冷入接口；用于与水箱入口连通的入口冷却液排气口；用于与电堆冷却路入口连通的第五冷入接口；
所述冷却路出口组合接头包括：用于与水泵入口连通的第一冷出接口；用于与所述氢气引射器加热流道入口管路连通的第二冷出接口；用于与冷却路出口温度传感器连接的第三冷出接口；用于与水箱入口连通的出口冷却液排气口；用于与的电堆冷却出口连通的第五冷出接口。
可选地，上述燃料电池端板组件中，所述阳极分水器包括具有内流道的流体分配区，所述阳极分水器热交换流道位于所述流体分配区外周；
所述流体分配区的内流道上具有用于与氢循环泵入口连接的第一分配区出口及用于与氢气引射器入口连接的第二分配区出口。
可选地，上述燃料电池端板组件中，还包括排氢电磁阀底座及与所述排氢电磁阀底座连接的排氢电磁阀；
所述排氢电磁阀底座与所述流体分配区的内流道连接且所述阳极分水器分离的液态水积累于所述排氢电磁阀底座位处；
所述阳极分水器热交换流道内的流体经过所述排氢电磁阀底座的外周。
可选地，上述燃料电池端板组件中，还包括阳极循环单向阀；
所述阳极循环单向阀集成于所述氢气引射器入口与所述第二分配区出口之间的联通管道内，所述阳极循环单向阀在所述第二分配区出口到所述氢气引射器入口的方向导通；
所述阳极分水器热交换流道经过所述阳极循环单向阀的外周。
可选地，上述燃料电池端板组件中，所述阳极分水器的壳体与所述阳极分水器的端盖连接；
所述阳极分水器的壳体与所述阳极分水器的端盖通过第一密封圈及第二密封圈密封连接；
所述第一密封圈位于所述阳极分水器热交换流道与所述流体分配区之间；
所述第二密封圈位于所述阳极分水器热交换流道与所述阳极分水器的壳体外边缘之间。
可选地，上述燃料电池端板组件中，还包括集成于所述燃料电池端板上的氢气引射器组件，所述氢气引射器组件包括氢气引射器及氢气喷射器；
所述氢气引射器集成于所述燃料电池端板上；
所述氢气引射器包括引射器内部流道、氢气引射器入口、氢气引射器出口、高压供氢入口及氢喷射器安装接口；
所述氢气引射器入口与所述第二分配区出口相连，所述氢气引射器出口用于与电堆氢气入口相连。
可选地，上述燃料电池端板组件中，还包括集成于所述燃料电池端板上的氢气引射器加热流道；
所述氢气引射器加热流道围绕于所述引射器内部流道外周；
所述氢气引射器加热流道具有第二加热流体进口及第二加热流体出口，所述氢气引射器加热流道内的流体为携带或吸收燃料电池的废热的加热流体。
可选地，上述燃料电池端板组件中，所述燃料电池的废热为燃料电池系统尾排废热、空压机旁通气体废热、空压机空气轴承冷却气体废热或电堆冷却液废热。
本发明还提供了一种燃料电池，包括电堆金属端板及如上述任一项所述的燃料电池端板组件；
所述燃料电池端板与所述电堆金属端板连接。
可选地，上述燃料电池中，所述电堆金属端板上设置有氢气换热流道，所述氢气换热流道具有氢气换热入口及氢气换热出口；
氢瓶减压之后的氢气由所述氢气换热入口经过所述氢气换热流道加热后，从所述氢气换热出口进入氢气引射器的高压供氢入口。
从上述的技术方案可以看出，本发明提供的燃料电池端板组件，通过在燃料电池端板上集成阳极分水器，并且，在阳极分水器的外壳上设置阳极分水器热交换流道，使得携带或吸收燃料电池的废热的加热流体由第一加热流体进口进入阳极分水器热交换流道，完成热交换后再由第一加热流体出口流出。在携带或吸收燃料电池的废热的加热流体进入阳极分水器热交换流道并与阳极分水器的壳体发生热交换的过程中，充分利用燃料电池系统废热给阳极分水器进行加热，既可以防止阳极分水器内部高温高湿的混合气体降温产生冷凝水(特别是低温环境中)，还可以使阳极分水器内部的部分液态水汽化成水蒸气，提高混合气体湿度，进而提高了电堆性能。并且，由于阳极分水器集成于燃料电池端板上，在提高燃料电池系统的集成度的基础上，使得阳极分水器热交换流道内的流体对阳极分水器进行加热的过程中，也对燃料电池端板进行加热，充分利用燃料电池的废热，以便于对直接或间接与燃料电池端板接触的部件进行加热，有效提高了燃料电池系统的效率。
本发明提供的燃料电池，由于上述燃料电池端板组件具有上述技术效果，具有上述燃料电池端板组件的燃料电池也应具有同样地技术效果，在此不再一一累述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的燃料电池端板组件的轴侧图。
图2为本发明实施例提供的阳极分水器及阳极分水器热交换流道的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的氢气引射器组件及氢气引射器加热流道的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的燃料电池端板组件的背面结构示意图；
图5为本发明实施例提供的阳极循环单向阀的结构示意图。
具体实施方式
本发明公开了一种燃料电池端板组件，以提高电堆性能及燃料电池系统的效率。本发明还提供了一种具有上述燃料电池端板组件的燃料电池。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-图5所示，本发明实施例提供了一种燃料电池端板组件，包括燃料电池端板1及集成于燃料电池端板1上的阳极分水器1.3；阳极分水器1.3的壳体外壁上设置有阳极分水器热交换流道1.6，阳极分水器热交换流道1.6具有第一加热流体进口1.6.1及第一加热流体出口1.6.2，阳极分水器热交换流道1.6内的流体为携带或吸收燃料电池的废热的加热流体。
本发明实施例提供的燃料电池端板组件，通过在燃料电池端板1上集成阳极分水器1.3，并且，在阳极分水器1.3的外壳上设置阳极分水器热交换流道1.6，使得携带或吸收燃料电池的废热的加热流体由第一加热流体进口1.6.1进入阳极分水器热交换流道1.6，完成热交换后再由第一加热流体出口1.6.2流出。在携带或吸收燃料电池的废热的加热流体进入阳极分水器热交换流道1.6并与阳极分水器1.3的壳体发生热交换的过程中，充分利用燃料电池系统废热给阳极分水器1.3进行加热，既可以防止阳极分水器1.3内部高温高湿的混合气体降温产生冷凝水(特别是低温环境中)，还可以使阳极分水器1.3内部的部分液态水汽化成水蒸气，提高混合气体湿度，进而提高电堆性能。并且，由于阳极分水器1.3集成于燃料电池端板1上，在提高燃料电池系统的集成度的基础上，使得阳极分水器热交换流道1.6内的流体对阳极分水器1.3进行加热的过程中，也对燃料电池端板1进行加热，充分利用燃料电池的废热，以便于对直接或间接与燃料电池端板1接触的部件进行加热，有效提高了燃料电池系统的效率。
本发明实施例提供的燃料电池端板组件中，还包括集成于燃料电池端板1上的氢气入口组合接头1.1及与氢气入口组合接头1.1集成的氢气入口流道。氢气入口流道包括由氢气引射器出口1.8.3及氢循环泵的出口的气体混合到所述电堆氢气入口的三通连接件和管路。其中，三通连接件和管路可以为与燃料电池端板1一体成型的结构，也可以为嵌入燃料电池端板1内的结构。
其中，氢气入口组合接头1.1包括用于与电堆氢气入口连接的第一氢气接口1.1.1、用于与氢气引射器出口1.8.3连接的第二氢气接口1.1.2、用于与氢循环泵的出口管路连接的第三氢气接口1.1.3及用于与尾排管路连接的第四氢气接口1.1.6。
由于氢气入口流道与氢气入口组合接头1.1集成，有效减小了氢气入口组合接头1.1和氢气入口流道的体积及重量，提高了燃料电池系统的集成度，减少了潜在泄漏点，提高了燃料电池系统的可靠性；并且，通过集成操作尽可能缩短流体路径，减小了氢气入口组合接头1.1和氢气入口流道的流阻，进而降低辅助系统功耗，提高了燃料电池的效率。
进一步地，氢气入口组合接头1.1还包括用于与氢气入口压力传感器连接的第一压力传感接口1.1.4。通过将氢气入口压力传感器安装于第一压力传感接口1.1.4上，以便于对氢气入口压力进行检测。
更进一步地，氢气入口组合接头1.1还包括用于与氢入安全阀连接的第一安全阀接口1.1.5。通过将氢入安全阀连接于第一安全阀接口1.1.5，确保了氢气入口组合接头1.1内部压力的安全性，避免压力过大的情况发生。
本发明实施例提供的燃料电池端板组件，还包括集成于燃料电池端板1上的氢气出口组合接头1.2及与氢气出口组合接头1.2集成的氢气出口流道；其中，氢气出口流道包括用于使电堆氢气出口的气体进入阳极分水器1.3的管路；氢气出口流道还可以包括二通连接件。其中，二通连接件和管路可以为与燃料电池端板1一体成型的结构，也可以为嵌入燃料电池端板1内的结构。
其中，氢气出口组合接头1.2包括用于与电堆氢气出口连接的第五氢气接口1.2.1及用于与阳极分水器1.3的入口连接的第六氢气接口1.2.2。
由于氢气出口流道与氢气出口组合接头1.2集成，减小了氢气出口组合接头1.2和氢气出口流道的体积和重量，提高了燃料电池系统的集成度，减少了潜在泄漏点，提高了燃料电池系统的可靠性；并且，通过集成操作尽可能缩短流体路径，减小了氢气出口组合接头1.2和氢气出口流道的流阻，降低了燃料电池辅助系统的功耗，提高了燃料电池的效率。、
并且，由于阳极分水器热交换流道1.6对燃料电池端板1进行加热，氢气入口组合接头1.1(和氢气入口流道)及氢气出口组合接头1.2(及氢气出口流道)集成于燃料电池端板1上，因此，实现了利用燃料电池的废热对氢气进行热平衡操作，有效提高了燃料电池的效率。
本发明实施例提供的燃料电池端板组件，还包括集成于燃料电池端板1上的空气出入结构；空气出入结构包括空气入口组合接头1.10、空气流道及空气出口组合接头1.11；空气入口组合接头1.10上集成有空气组合阀、空入温度传感器及空入压力传感器，空气出口组合接头1.11上集成有空气背压阀；空气入口组合接头1.10包括与空气组合阀的主路出口连接的第一空入接头接口1.10.1、与空入温度传感器连接的第二空入接头接口1.10.2、与空入压力传感器连接的第三空入接头接口1.10.3及与空气组合阀的旁通出口连接的第四空入接头接口1.10.4；空气出口组合接头1.11包括用于与空气背压阀连接的第一空出接头接口1.11.1及用于与电堆空气出口连通的第二空出接头接口1.11.2。
通过上述设置，减小了空气出入结构的体积及重量，提高了燃料电池系统的集成度，减少了潜在泄漏点，提高了燃料电池系统的可靠性；并且，通过集成操作尽可能缩短流体路径，减小了空气出入结构的流阻，减小了燃料电池辅助系统的功耗，提高燃料电池系统的效率。
并且，空气入口组合接头1.10与空气组合阀、空入温度传感器及空入压力传感器的集成可以通过螺栓连接，并结合密封圈密封实现；同样地，空气出口组合接头1.11与空气背压阀的集成可以通过螺栓连接，并结合密封圈密封实现。通过上述设置，进一步提高了集成性能。
由于阳极分水器热交换流道1.6对燃料电池端板1进行加热，空气出入结构集成于燃料电池端板1上，因此，实现了利用燃料电池的废热对空气进行热平衡操作，有效提高了燃料电池的效率。
本发明实施例提供的燃料电池端板组件，还包括集成于燃料电池端板1上的冷却液出入结构，冷却液出入结构包括冷却路入口组合接头1.12、冷却流道及冷却路出口组合接头1.13；
冷却路入口组合接头1.12包括用于与整车散热器出口连通的第一冷入接口1.12.1、用于与节温器小循环出口的管路连通的第二冷入接口1.12.2、用于与中冷器入口管路连通的第三冷入接口1.12.3、用于与水箱入口连通的入口冷却液排气口1.12.4及用于与电堆冷却路入口连通的第五冷入接口1.12.5。
通过将冷却路入口组合接头1.12集成于燃料电池端板1上，既减小了冷却路入口组合接头1.12和管路的体积及重量，提高了燃料电池系统的集成度，也减少了潜在泄漏点，提高了燃料电池的系统可靠性；并且，通过集成操作尽可能缩短流体路径，减小了冷却路入口组合接头1.12和管路(部分冷却流道)的流阻，减小了燃料电池辅助系统的功耗，提高燃料电池系统的效率。
冷却路出口组合接头1.13包括用于与水泵入口连通的第一冷出接口1.13.1、用于与氢气引射器加热流道1.9入口管路连通的第二冷出接口1.13.2、用于与冷却路出口温度传感器连接的第三冷出接口1.13.3、用于与水箱入口连通的出口冷却液排气口1.13.4及用于与的电堆冷却出口连通的第五冷出接口1.13.5。
通过将冷却路出口组合接头1.13集成于燃料电池端板1上，既减小了冷却路出口组合接头1.13和管路的体积及重量，提高了燃料电池系统的集成度，也减少了潜在泄漏点，提高了燃料电池的系统可靠性；并且，减小了冷却路出口组合接头1.13和管路(部分冷却流道)的流阻，减小了燃料电池辅助系统的功耗，提高燃料电池系统的效率。
并且，由于阳极分水器热交换流道1.6对燃料电池端板1进行加热，冷却液出入结构集成于燃料电池端板1上，因此，实现了利用燃料电池的废热对冷却路入口组合接头1.12及冷却路出口组合接头1.13进行热平衡操作，有效提高了燃料电池的效率。
进一步地，阳极分水器1.3包括具有内流道的流体分配区1.3.1，阳极分水器热交换流道1.6位于流体分配区1.3.1外周；流体分配区1.3.1的内流道上具有用于与氢循环泵入口连接的第一分配区出口1.3.2及用于与氢气引射器入口1.8.2连接的第二分配区出口1.3.3。通过上述设置，避免阳极分水器热交换流道1.6对流体分配区1.3.1的结构造成影响，确保了阳极分水器热交换流道1.6内的流体对流体分配区1.3.1的加热效果。
当然，也可以将阳极分水器热交换流道1.6设置于流体分配区1.3.1内。
本发明实施例提供的燃料电池端板组件中，还包括排氢电磁阀底座1.4及与排氢电磁阀底座1.4连接的排氢电磁阀2；排氢电磁阀底座1.4与流体分配区1.3.1的内流道连接且阳极分水器分离的液态水积累于排氢电磁阀底座位1.4处。优选地，阳极分水器热交换流道1.6内的流体经过排氢电磁阀底座1.4的外周。进一步地，排氢电磁阀底座1.4与排氢电磁阀2螺栓连接。
通过上述设置，使得阳极分水器热交换流道1.6内的加热流体对排氢电磁阀底座1.4进行加热，有效避免了连接于排氢电磁阀底座1.4上的排氢电磁阀2在低温环境中结冰而无法开启的风险。
其中，可以将阳极分水器热交换流道1.6围绕于排氢电磁阀底座1.4的外周设计，使得排氢电磁阀底座1.4的外壁与阳极分水器热交换流道1.6的内壁之间具有实体结构，间接将阳极分水器热交换流道1.6内的流体的热量传递至排氢电磁阀底座1.4，并传递给排氢电磁阀2。也可以直接将排氢电磁阀底座1.4的外壁置于阳极分水器热交换流道1.6内，使得阳极分水器热交换流道1.6内的流体直接与排氢电磁阀底座1.4的外壁接触，进而将阳极分水器热交换流道1.6内的流体的热量传递至排氢电磁阀底座1.4，并传递给排氢电磁阀2。
本发明实施例提供的燃料电池端板组件，还包括阳极循环单向阀1.5；阳极循环单向阀1.5集成于氢气引射器入口1.8.2与第二分配区出口1.3.3之间的联通管道内，阳极循环单向阀1.5在第二分配区出口1.3.3到氢气引射器入口1.8.2的方向导通。优选地，阳极分水器热交换流道1.6经过阳极循环单向阀1.5的外周。
通过上述设置，有效对阳极循环单向阀1.5的周围进行加热，有效避免了阳极循环单向阀1.5在低温环境中结冰而无法开启的风险。
可以理解的是，为了不影响阳极循环单向阀1.5的工作，优选将阳极分水器热交换流道1.6围绕于阳极循环单向阀1.5外周的实体部分(流体分配区1.3.1的实体结构)上，使得阳极循环单向阀1.5与阳极分水器热交换流道1.6的内壁之间具有实体结构，间接将阳极分水器热交换流道1.6内的流体的热量传递至阳极循环单向阀1.5。
如图3及图5所示，阳极循环单向阀1.5包括阀片1.5.1、阀杆1.5.2及挡板1.5.3；阀片1.5.1沿阀杆1.5.2向上(如图5所示)运动时阀片1.5.1会发生弹性变形，增大流通面积。当氢气引射器1.8的主流喷氢量减小，氢气引射器1.8的出口压力比回流入口压力大到一定程度时，会发生氢气引射器1.8内部流体倒流现象。气体流动方向会由氢气引射器1.8回流到氢气引射器入口1.8.2并流向阳极分水器出口1.3.3。在此状态下，阳极循环单向阀1.5的阀片1.5.1会贴合挡板1.5.3，对气体流动产生阻挡，起到将流道堵住起到单向截至作用。
进一步地，阳极分水器1.3的壳体与阳极分水器1.3的端盖1.7连接；阳极分水器1.3的壳体与阳极分水器1.3的端盖通过第一密封圈1.6.3及第二密封圈1.6.4密封连接；第一密封圈1.6.3位于阳极分水器热交换流道1.6与流体分配区1.3.1之间；第二密封圈1.6.4位于阳极分水器热交换流道1.6与阳极分水器1.3的壳体外边缘之间。通过上述设置，使得阳极分水器1.3的壳体与阳极分水器1.3的端盖1.7连接，并且确保了阳极分水器热交换流道1.6与流体分配区1.3.1的内流道的相互独立，也确保了阳极分水器热交换流道1.6及流体分配区1.3.1的内流道的密封，确保其内部流体的流动，避免流体外溢。
优选地，阳极分水器1.3的壳体与阳极分水器1.3的端盖1.7通过螺栓连接。螺栓是数量不做限定。
本发明实施例提供的燃料电池端板组件中，还包括集成于燃料电池端板1上的氢气引射器组件，氢气引射器组件包括氢气引射器1.8及氢气喷射器3。其中，氢气引射器1.8包括引射器内部流道1.8.1、氢气引射器入口1.8.2、氢气引射器出口1.8.3、高压供氢入口1.8.4及氢喷射器安装接口1.8.5；氢气引射器入口1.8.2与阳极分水器出口(第二分配区出口1.3.3)相连，氢气引射器出口1.8.3用于与电堆氢气入口相连。
通过氢气引射器组件与燃料电池端板1集成为一体式结构，既减小了氢气引射器组件的体积及重量，提高了燃料电池系统的集成度，也减少了潜在泄漏点，提高了燃料电池的系统可靠性；并且，通过集成操作尽可能缩短流体路径，减小了氢气引射器组件的流阻，减小了燃料电池辅助系统的功耗，提高了燃料电池系统的效率。
并且，由于氢气引射器1.8与燃料电池端板1集成为一体成型，由于阳极分水器热交换流道1.6对燃料电池端板1的间接热传导，确保了燃料电池端板1的温度，对氢气引射器1.8起到了较高的保温效果，减少了氢气引射器1.8的内部液态水的冷凝。
本实施例中，氢气喷射器3与氢气引射器1.8通过螺栓集成，并通过密封圈密封，氢气喷射器3的出口喷嘴3.1直接作为氢气引射器1.8主流的入口喷嘴，这样既减小了供氢组件的体积和重量，也减小了氢气喷射器出口到氢气引射器入口的压力能损失，提高氢气引射器1.8的引射性能。
为了进一步减少氢气引射器1.8的内部液态水的冷凝，本实施例中的燃料电池端板组件中还包括集成于燃料电池端板1上的氢气引射器加热流道1.9；氢气引射器加热流道1.9围绕于引射器内部流道1.8.1外周；氢气引射器加热流道1.9具有第二加热流体进口1.9.1及第二加热流体出口1.9.2，氢气引射器加热流道1.9内的流体为携带或吸收燃料电池的废热的加热流体。通过上述设置，使得氢气引射器加热流道1.9内的流体对引射器内部流道1.8.1的外周进行热交换，使得引射器内部流道1.8.1内的流体吸收热量而升温，有效避免了氢气引射器1.8内部高温高湿的混合气体冷凝产生液态水(特别是在低温运行过程中)，保证了氢气引射器1.8内部混合气体温度稳定，有效降低了电堆水淹的风险，提高了电堆性能和运行可靠性。
并且，氢气引射器加热流道1.9集成于燃料电池端板1上，使得氢气引射器加热流道1.9与燃料电池端板1为一体成型，有效减少了潜在泄漏点，提高了燃料电池系统的可靠性。
本实施例中，燃料电池的废热为燃料电池系统尾排废热、空压机旁通气体废热、空压机空气轴承冷却气体废热或电堆冷却液废热。当然，也可以为其他燃料电池的废热，在此不再一一累述且均在保护范围之内。
可以理解的是，在上述燃料电池的废热被加热流体携带或吸收。
携带燃料电池的废热的加热流体为燃料电池自身产出的携带废热的流体，如，燃料电池系统的尾排流体、空压机旁通气体、对空压机空气轴承冷却后的气体或对电堆进行冷却后的冷却液等。
吸收燃料电池的废热的加热流体为与燃料电池自身产出的流体发生热交换并吸收热量后的流体。可以增加换热器将燃料电池自身产出的流体与吸收流体热量的换热流体进行热交换，上述换热流体即为加热流体。
可以理解的是，上述集成结构，可以为一体式集成结构，即，在加工过程中将两个部件一体加工而成；也可以为通过连接件(如螺栓等)将两个部件的接口直接连接，中间无需连接管道。
本发明实施例还提供了一种燃料电池，包括电堆金属端板4及如上述任一种燃料电池端板组件；燃料电池端板1与电堆金属端板4连接。
本发明实施例提供的燃料电池，由于上述燃料电池端板组件具有上述技术效果，具有上述燃料电池端板组件的燃料电池也应具有同样地技术效果，在此不再一一累述。
进一步地，电堆金属端板4上设置有氢气换热流道4.1，氢气换热流道4.1具有氢气换热入口4.2及氢气换热出口4.3；氢瓶减压之后的氢气由氢气换热入口4.2经过氢气换热流道4.1加热后，从氢气换热出口4.3进入高压供氢入口1.8.4。
可以理解的是，上述氢(氢气入口组合接头1.1及氢气出口组合接头1.2)、空(空气入口组合接头1.10及空气出口组合接头1.11)、水(冷却路入口组合接头1.12及冷却路出口组合接头1.13)接口通过密封条密封。
通过电堆金属端板4内的氢气换热流道4.1给供氢气体加热，避免在氢气引射器1.8主流低温的氢气与氢气引射器1.8循环的高温高湿气体混合后降温而导致水蒸气冷凝产生液态水(特别是在低温环境下)，影响电堆性能和寿命。通过上述设置，提高了换热效率，无寄生功率；并且，充分利用电堆废热，提高了燃料电池系统的效率。
燃料电池端板1与电堆金属端板4连接(如通过螺栓连接)，电堆金属端板4上设置有氢气换热流道4.1，氢瓶减压之后的氢气先经过电堆金属端板4的氢气换热流道4.1加热后进入氢气喷射器3的主流入口，防止主流低温的氢气与高温高湿的阳极循环气体混合后大幅降温产生冷凝水，也防止氢气引射器喷嘴处低温结冰，影响系统冷启动。
燃料电池端板1的材料可以为金属，也可以为其他材料，如塑料等。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (16)

1.一种燃料电池端板组件，其特征在于，包括燃料电池端板(1)及集成于所述燃料电池端板(1)上的阳极分水器(1.3)；
所述阳极分水器(1.3)的壳体外壁上设置有阳极分水器热交换流道(1.6)，所述阳极分水器热交换流道(1.6)具有第一加热流体进口(1.6.1)及第一加热流体出口(1.6.2)，所述阳极分水器热交换流道(1.6)内的流体为携带或吸收燃料电池的废热的加热流体。
2.如权利要求1所述的燃料电池端板组件，其特征在于，还包括集成于所述燃料电池端板(1)上的氢气入口组合接头(1.1)及与所述氢气入口组合接头(1.1)集成的氢气入口流道；
所述氢气入口流道包括用于使氢气引射器出口(1.8.3)及氢循环泵的出口的气体混合并进入电堆氢气入口的三通连接件和管路；
所述氢气入口组合接头(1.1)包括用于与所述电堆氢气入口连接的第一氢气接口(1.1.1)、用于与所述氢气引射器出口(1.8.3)连接的第二氢气接口(1.1.2)、用于与所述氢循环泵的出口连接的第三氢气接口(1.1.3)及用于与尾排管路连接的第四氢气接口(1.1.6)。
3.如权利要求2所述的燃料电池端板组件，其特征在于，所述氢气入口组合接头(1.1)还包括用于与氢气入口压力传感器连接的第一压力传感接口(1.1.4)。
4.如权利要求2所述的燃料电池端板组件，其特征在于，所述氢气入口组合接头(1.1)还包括用于与氢入安全阀连接的第一安全阀接口(1.1.5)。
5.如权利要求1所述的燃料电池端板组件，其特征在于，还包括集成于所述燃料电池端板(1)上的氢气出口组合接头(1.2)及与所述氢气出口组合接头(1.2)集成的氢气出口流道；
所述氢气出口流道包括用于使电堆氢气出口的气体进入所述阳极分水器(1.3)的管路；
所述氢气出口组合接头(1.2)包括用于与所述电堆氢气出口连接的第五氢气接口(1.2.1)及用于与所述阳极分水器(1.3)的入口连接的第六氢气接口(1.2.2)。
6.如权利要求1所述的燃料电池端板组件，其特征在于，还包括集成于所述燃料电池端板(1)上的空气出入结构；所述空气出入结构包括空气入口组合接头(1.10)、空气流道及空气出口组合接头(1.11)；
所述空气入口组合接头(1.10)上集成有空气组合阀、空入温度传感器及空入压力传感器，所述空气出口组合接头(1.11)上集成有空气背压阀；
所述空气入口组合接头(1.10)包括与所述空气组合阀的主路出口连接的第一空入接头接口(1.10.1)、与所述空入温度传感器连接的第二空入接头接口(1.10.2)、与所述空入压力传感器连接的第三空入接头接口(1.10.3)及与所述空气组合阀的旁通出口连接的第四空入接头接口(1.10.4)；
所述空气出口组合接头(1.11)包括用于与所述空气背压阀连接的第一空出接头接口(1.11.1)及用于与所述电堆空气出口连通的第二空出接头接口(1.11.2)。
7.如权利要求1所述的燃料电池端板组件，其特征在于，还包括集成于所述燃料电池端板(1)上的冷却液出入结构，所述冷却液出入结构包括冷却路入口组合接头(1.12)、冷却流道及冷却路出口组合接头(1.13)；
所述冷却路入口组合接头(1.12)包括：用于与整车散热器出口连通的第一冷入接口(1.12.1)；用于与节温器小循环出口的管路连通的第二冷入接口(1.12.2)；用于与中冷器入口管路连通的第三冷入接口(1.12.3)；用于与水箱入口连通的入口冷却液排气口(1.12.4)；用于与电堆冷却路入口连通的第五冷入接口(1.12.5)；
所述冷却路出口组合接头(1.13)包括：用于与水泵入口连通的第一冷出接口(1.13.1)；用于与所述氢气引射器加热流道(1.9)入口管路连通的第二冷出接口(1.13.2)；用于与冷却路出口温度传感器连接的第三冷出接口(1.13.3)；用于与水箱入口连通的出口冷却液排气口(1.13.4)；用于与的电堆冷却出口连通的第五冷出接口(1.13.5)。
8.如权利要求1所述的燃料电池端板组件，其特征在于，所述阳极分水器(1.3)包括具有内流道的流体分配区(1.3.1)，所述阳极分水器热交换流道(1.6)位于所述流体分配区(1.3.1)外周；
所述流体分配区(1.3.1)的内流道上具有用于与氢循环泵入口连接的第一分配区出口(1.3.2)及用于与氢气引射器入口(1.8.2)连接的第二分配区出口(1.3.3)。
9.如权利要求8所述的燃料电池端板组件，其特征在于，还包括排氢电磁阀底座(1.4)及与所述排氢电磁阀底座(1.4)连接的排氢电磁阀(2)；
所述排氢电磁阀底座(1.4)与所述流体分配区(1.3.1)的内流道连接且所述阳极分水器分离的液态水积累于所述排氢电磁阀底座位(1.4)处；
所述阳极分水器热交换流道(1.6)内的流体经过所述排氢电磁阀底座(1.4)的外周。
10.如权利要求8所述的燃料电池端板组件，其特征在于，还包括阳极循环单向阀(1.5)；
所述阳极循环单向阀(1.5)集成于所述氢气引射器入口(1.8.2)与所述第二分配区出口(1.3.3)之间的联通管道内，所述阳极循环单向阀(1.5)在所述第二分配区出口(1.3.3)到所述氢气引射器入口(1.8.2)的方向导通；
所述阳极分水器热交换流道(1.6)经过所述阳极循环单向阀(1.5)的外周。
11.如权利要求8所述的燃料电池端板组件，其特征在于，所述阳极分水器(1.3)的壳体与所述阳极分水器(1.3)的端盖(1.7)连接；
所述阳极分水器(1.3)的壳体与所述阳极分水器(1.3)的端盖通过第一密封圈(1.6.3)及第二密封圈(1.6.4)密封连接；
所述第一密封圈(1.6.3)位于所述阳极分水器热交换流道(1.6)与所述流体分配区(1.3.1)之间；
所述第二密封圈(1.6.4)位于所述阳极分水器热交换流道(1.6)与所述阳极分水器(1.3)的壳体外边缘之间。
12.如权利要求8所述的燃料电池端板组件，其特征在于，还包括集成于所述燃料电池端板(1)上的氢气引射器组件，所述氢气引射器组件包括氢气引射器(1.8)及氢气喷射器(3)；
所述氢气引射器(1.8)集成于所述燃料电池端板(1)上；
所述氢气引射器(1.8)包括引射器内部流道(1.8.1)、氢气引射器入口(1.8.2)、氢气引射器出口(1.8.3)、高压供氢入口(1.8.4)及氢喷射器安装接口(1.8.5)；
所述氢气引射器入口(1.8.2)与所述第二分配区出口(1.3.3)相连，所述氢气引射器出口(1.8.3)用于与电堆氢气入口相连。
13.如权利要求12所述的燃料电池端板组件，其特征在于，还包括集成于所述燃料电池端板(1)上的氢气引射器加热流道(1.9)；
所述氢气引射器加热流道(1.9)围绕于所述引射器内部流道(1.8.1)外周；
所述氢气引射器加热流道(1.9)具有第二加热流体进口(1.9.1)及第二加热流体出口(1.9.2)，所述氢气引射器加热流道(1.9)内的流体为携带或吸收燃料电池的废热的加热流体。
14.如权利要求1-13任一项所述的燃料电池端板组件，其特征在于，所述燃料电池的废热为燃料电池系统尾排废热、空压机旁通气体废热、空压机空气轴承冷却气体废热或电堆冷却液废热。
15.一种燃料电池，其特征在于，包括电堆金属端板(4)及如权利要求1-14中任一项所述的燃料电池端板组件；
所述燃料电池端板(1)与所述电堆金属端板(4)连接。
16.如权利要求15所述的燃料电池，其特征在于，所述电堆金属端板(4)上设置有氢气换热流道(4.1)，所述氢气换热流道(4.1)具有氢气换热入口(4.2)及氢气换热出口(4.3)；
氢瓶减压之后的氢气由所述氢气换热入口(4.2)经过所述氢气换热流道(4.1)加热后，从所述氢气换热出口(4.3)进入氢气引射器(1.8)的高压供氢入口(1.8.4)。
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