CN114497671B - 一种燃料电池电堆歧管结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃料电池电堆歧管结构，包括电堆端板、安装于电堆端板前壁面的左盒体和右盒体，左盒体设置有三个左通道，三个左通道包括空气进气通道、冷却液流入通道、氢气排出通道，右盒体设置有三个右通道，三个右通道包括氢气进气通道、冷却液流出通道、空气排出通道，电堆端板设置有与各个通道连通的多个端板通口，左通道和右通道均包括呈前后连通的直通流域段、过渡流域段，直通流域段为沿内径相同的直流式通道结构，过渡流域段为内径从前往后逐渐增大的喇叭式通道结构。这样可降低各个通道前端口与端板通口之间的压降，即是有效地减少了歧管部分压降对系统功率的消耗，进而提高系统的功率，降低压损。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种燃料电池电堆歧管结构。
背景技术
质子交换膜燃料电池因其工作温度低、功率密度高的优点，在近二十年备受关注。其中燃料电池歧管主要用作气体与冷却液接口，位于电堆端板上，用于氢气、空气、冷却液的进出口，现有的歧管结构集成度低，结构复杂，占用空间大，压损大。
发明内容
本发明目的在于提供一种燃料电池电堆歧管结构，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
为解决上述技术问题所采用的技术方案：
本发明提供一种燃料电池电堆歧管结构，其包括：电堆端板、两个盒体，两个盒体分别安装于电堆端板前壁面的左部和右部，所述盒体设置有与电堆端板连接的连接端、远离所述电堆端板的自由端，两个盒体分为左盒体和右盒体，所述左盒体设置有三个左通道，三个左通道包括均呈前后延伸贯通的空气进气通道、冷却液流入通道、氢气排出通道，所述右盒体设置有三个右通道，三个右通道包括均呈前后延伸贯通的氢气进气通道、冷却液流出通道、空气排出通道，所述电堆端板设置有多个前后贯通的端板通口，多个端板通口分别与空气进气通道、冷却液流入通道、氢气排出通道、氢气进气通道、冷却液流出通道、空气排出通道一一连通，所述左通道和右通道均包括呈前后连通的直通流域段、过渡流域段，所述直通流域段为沿内径相同的直流式通道结构，所述过渡流域段为内径从前往后逐渐增大的喇叭式通道结构。
本发明的有益效果是：本发明的燃料电池电堆歧管结构将空气进气通道、冷却液流入通道、氢气排出通道、氢气进气通道、冷却液流出通道、空气排出通道进行集成，将上述通道分为三个左通道和三个右通道，并将三个左通道集成于左盒体，将三个右通道集成于右盒体，右盒体和左盒体固定于电堆端板，电堆端板设置有与上述的通道一一贯通的多个端板通口，整体占用空间小，且左通道和右通道均包括有呈前后连通的直通流域段、过渡流域段，过渡流域段为内径从前往后逐渐增大的喇叭式通道结构，直通流域段为沿内径相同的直流式通道结构，这样可降低各个通道前端口与端板通口之间的压降，即是有效地减少了歧管部分压降对系统功率的消耗，进而提高系统的功率，降低压损。
作为上述技术方案的进一步改进，所述空气进气通道、冷却液流入通道、氢气排出通道呈上下间隔排列设置，所述的氢气进气通道、冷却液流出通道、空气排出通道呈上下间隔排列设置，所述空气进气通道、冷却液流入通道、氢气排出通道分别与氢气进气通道、冷却液流出通道、空气排出通道一一左右并排设置。这样可进一步地减少整体占用的空间，有助于冷却液通道内气体的排出。
作为上述技术方案的进一步改进，所述过渡流域段与直通流域段在前后方向上的长度比例范围为1-1.5。在限定的空间内，过渡流域段与直通流域段的长度比例对歧管的压降有很大的影响，通过改变过渡流域段与直通流域段的长度比例，能够在限定的空间内极大程度的减小流体流域的压降。
作为上述技术方案的进一步改进，在每个所述端板通口与所述连接端的端面之间均设置有密封圈，所述密封圈沿端板通口的边缘布置。密封圈可提高端板通口与各个通道连通的密封性。
作为上述技术方案的进一步改进，在所述电堆端板前壁面或者所述连接端的端面上设置有多个密封槽，所述密封圈安装于密封槽上。密封槽可便于密封圈的固定安装。
作为上述技术方案的进一步改进，所述左通道和右通道的后端口均为异形口结构，而所述端板通口也为异形口结构，多个端板通口分别与所述左通道和右通道的后端口一一匹配对接。异形口结构更有利于流体的流动，可根据不同的需求进行设置。
作为上述技术方案的进一步改进，所述左通道和右通道的前端均连接有圆形的连接头。连接头便于连接外设的硅胶管。
作为上述技术方案的进一步改进，所述盒体为POM塑料构件，所述盒体通过若干螺栓与电堆端板固定连接。
POM塑料有良好的绝缘性，可在-40-100℃的温度范围内长期使用，密度小，力学性能优异，可以很好的适配燃料电池的工作环境，且POM材料的可加工性能好，能够较好的保证歧管的进出口尺寸，提升歧管的制造精度。
作为上述技术方案的进一步改进，所述冷却液流出通道连接有排气管。排气管可通过硅胶管与系统辅件相连，保证冷却液流道内的压力与系统压力一致，使冷却液能够快速的充满整个流道，达到更好的冷却效果。
作为上述技术方案的进一步改进，所述空气进气通道、冷却液流出通道均安装有温度压力一体传感器，所述冷却液流入通道和氢气进气通道均安装有温度传感器，所述氢气排出通道、氢气进气通道和空气排出通道均安装有压力传感器。将温度压力一体传感器、温度传感器和压力传感器集成于盒体上，整体占用空间小，空间利用率高，且置于流道中的检测探头能够将检测到信号转化为电信号，使得系统能够实时检测流道的温度和压力，即时地对出现的各种状况做出反应。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明；
图1是本发明所提供的燃料电池电堆歧管结构，其一实施例的结构示意图；
图2是本发明所提供的燃料电池电堆歧管结构，其一实施例的分解图；
图3是本发明所提供的燃料电池电堆歧管结构，其一实施例的前视图；
图4是图3中的A-A剖视图。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，如果具有“若干”之类的词汇描述，其含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1至图4，本发明的燃料电池电堆歧管结构作出如下实施例：
本实施例的燃料电池电堆歧管结构包括电堆端板100、两个盒体，两个盒体分别安装于电堆端板100前壁面的左部和右部，所述盒体设置有与电堆端板100连接的连接端、远离所述电堆端板100的自由端，其中两个盒体分为左盒体200和右盒体300，所述左盒体200设置有三个左通道，三个左通道包括均呈前后延伸贯通的空气进气通道210、冷却液流入通道220、氢气排出通道230，而所述右盒体300设置有三个右通道，三个右通道包括均呈前后延伸贯通的氢气进气通道310、冷却液流出通道320、空气排出通道330，本实施例中的所述空气进气通道210、冷却液流入通道220、氢气排出通道230呈上下间隔排列设置，所述的氢气进气通道310、冷却液流出通道320、空气排出通道330呈上下间隔排列设置，所述空气进气通道210、冷却液流入通道220、氢气排出通道230分别与氢气进气通道310、冷却液流出通道320、空气排出通道330一一左右并排设置，这样可进一步地减少整体占用的空间，有助于冷却液通道内气体的排出。
而所述电堆端板100设置有多个前后贯通的端板通口110，多个端板通口110分别与空气进气通道210、冷却液流入通道220、氢气排出通道230、氢气进气通道310、冷却液流出通道320、空气排出通道330一一连通。
其中，所述左通道和右通道均包括呈前后连通的直通流域段400、过渡流域段500，所述直通流域段400为沿内径相同的直流式通道结构，所述过渡流域段500为内径从前往后逐渐增大的喇叭式通道结构。
本发明的燃料电池电堆歧管结构将空气进气通道210、冷却液流入通道220、氢气排出通道230、氢气进气通道310、冷却液流出通道320、空气排出通道330进行集成，将上述通道分为三个左通道和三个右通道，并将三个左通道集成于左盒体200，将三个右通道集成于右盒体300，右盒体300和左盒体200固定于电堆端板100，电堆端板100设置有与上述的通道一一贯通的多个端板通口110，整体占用空间小，且左通道和右通道均包括有呈前后连通的直通流域段400、过渡流域段500，过渡流域段500为内径从前往后逐渐增大的喇叭式通道结构，直通流域段400为沿内径相同的直流式通道结构，这样可降低各个通道前端口与端板通口110之间的压降，即是有效地减少了歧管部分压降对系统功率的消耗，进而提高系统的功率，降低压损。
在限定的空间内，过渡流域段500与直通流域段400的长度比例对歧管的压降有很大的影响，通过改变过渡流域段500与直通流域段400的长度比例，能够在限定的空间内极大程度的减小流体流域的压降，本实施例的所述过渡流域段500与直通流域段400在前后方向上的长度比例范围为1-1.5。
进一步地，在每个所述端板通口110与所述连接端的端面之间均设置有密封圈600，所述密封圈600沿端板通口110的边缘布置，密封圈600可提高端板通口110与各个通道连通的密封性，并且在所述电堆端板100前壁面或者所述连接端的端面上设置有多个密封槽，所述密封圈600安装于密封槽上，密封槽可便于密封圈600的固定安装。
本实施例的述盒体为POM塑料构件，所述盒体通过若干螺栓2000与电堆端板100固定连接，POM塑料有良好的绝缘性，可在-40-100℃的温度范围内长期使用，密度小，力学性能优异，可以很好的适配燃料电池的工作环境，且POM材料的可加工性能好，能够较好的保证歧管的进出口尺寸，提升歧管的制造精度。
本实施例的所述左通道和右通道的后端口均为异形口结构，而所述端板通口110也为异形口结构，多个端板通口110分别与所述左通道和右通道的后端口一一匹配对接，异形口结构更有利于流体的流动，可根据不同的需求进行设置，而所述左通道和右通道的前端均连接有圆形的连接头700，连接头700便于连接外设的硅胶管。
此外，所述冷却液流出通道320连接有排气管321，排气管321可通过硅胶管与系统辅件相连，保证冷却液流道内的压力与系统压力一致，使冷却液能够快速的充满整个流道，达到更好的冷却效果。
更进一步地，所述空气进气通道210、冷却液流出通道320均安装有温度压力一体传感器800，所述冷却液流入通道220和氢气进气通道310均安装有温度传感器900，所述氢气排出通道230、氢气进气通道310和空气排出通道330均安装有压力传感器1000。将温度压力一体传感器800、温度传感器900和压力传感器1000集成于盒体上，整体占用空间小，空间利用率高，且置于流道中的检测探头能够将检测到信号转化为电信号，使得系统能够实时检测流道的温度和压力，即时地对出现的各种状况做出反应。
其中各个传感器均带有O型密封圈以保证歧管的密封。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (9)
1.一种燃料电池电堆歧管结构，其特征在于：其包括：电堆端板(100)、两个盒体，两个盒体分别安装于电堆端板(100)前壁面的左部和右部，所述盒体设置有与电堆端板(100)连接的连接端、远离所述电堆端板(100)的自由端，两个盒体分为左盒体(200)和右盒体(300)，所述左盒体(200)设置有三个左通道，三个左通道包括均呈前后延伸贯通的空气进气通道(210)、冷却液流入通道(220)、氢气排出通道(230)，所述右盒体(300)设置有三个右通道，三个右通道包括均呈前后延伸贯通的氢气进气通道(310)、冷却液流出通道(320)、空气排出通道(330)，所述电堆端板(100)设置有多个前后贯通的端板通口(110)，多个端板通口(110)分别与空气进气通道(210)、冷却液流入通道(220)、氢气排出通道(230)、氢气进气通道(310)、冷却液流出通道(320)、空气排出通道(330)一一连通，所述左通道和右通道均包括呈前后连通的直通流域段(400)、过渡流域段(500)，所述直通流域段(400)为沿内径相同的直流式通道结构，所述过渡流域段(500)为内径从前往后逐渐增大的喇叭式通道结构；
所述过渡流域段(500)与直通流域段(400)在前后方向上的长度比例范围为1-1.5。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆歧管结构，其特征在于：所述空气进气通道(210)、冷却液流入通道(220)、氢气排出通道(230)呈上下间隔排列设置，所述的氢气进气通道(310)、冷却液流出通道(320)、空气排出通道(330)呈上下间隔排列设置，所述空气进气通道(210)、冷却液流入通道(220)、氢气排出通道(230)分别与氢气进气通道(310)、冷却液流出通道(320)、空气排出通道(330)一一左右并排设置。
3.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆歧管结构，其特征在于：在每个所述端板通口(110)与所述连接端的端面之间均设置有密封圈(600)，所述密封圈(600)沿端板通口(110)的边缘布置。
4.根据权利要求3所述的一种燃料电池电堆歧管结构，其特征在于：在所述电堆端板(100)前壁面或者所述连接端的端面上设置有多个密封槽，所述密封圈(600)安装于密封槽上。
5.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆歧管结构，其特征在于：所述左通道和右通道的后端口均为异形口结构，而所述端板通口(110)也为异形口结构，多个端板通口(110)分别与所述左通道和右通道的后端口一一匹配对接。
6.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆歧管结构，其特征在于：所述左通道和右通道的前端均连接有圆形的连接头(700)。
7.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆歧管结构，其特征在于：所述盒体为POM塑料构件，所述盒体通过若干螺栓(2000)与电堆端板(100)固定连接。
8.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆歧管结构，其特征在于：所述冷却液流出通道(320)连接有排气管(321)。
9.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆歧管结构，其特征在于：所述空气进气通道(210)、冷却液流出通道(320)均安装有温度压力一体传感器(800)，所述冷却液流入通道(220)和氢气进气通道(310)均安装有温度传感器(900)，所述氢气排出通道(230)、氢气进气通道(310)和空气排出通道(330)均安装有压力传感器(1000)。
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