CN115332558A - 一种燃料电池 - Google Patents
一种燃料电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115332558A CN115332558A CN202211237497.XA CN202211237497A CN115332558A CN 115332558 A CN115332558 A CN 115332558A CN 202211237497 A CN202211237497 A CN 202211237497A CN 115332558 A CN115332558 A CN 115332558A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- plate
- fluid
- bipolar plate
- collecting plate
- fixing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 63
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 111
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 9
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 abstract description 21
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 12
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 9
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 9
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 8
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 4
- 239000003570 air Substances 0.000 description 3
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000008358 core component Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0297—Arrangements for joining electrodes, reservoir layers, heat exchange units or bipolar separators to each other
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
本申请提供一种燃料电池,其包括双极板、外集板、内集板、连接集板以及两个以上流体通道,所述双极板为一柱状,且径向横截面为螺旋形;所述连接集板为一柱状,且径向横截面为螺旋形,所述连接集板的表面与所述双极板的表面对应贴合;所述外集板位于所述双极板的外部,并连接至所述连接集板的一端;所述内集板位于所述双极板的内部,并连接至所述连接集板的另一端;每一所述流体通道包括第一流体端及第二流体端;其中,所述第一流体端与所述第二流体端分别连通至所述双极板的内外侧,以解决双极板堆叠式的装配方式和流体分配区域的设计方式,降低双极板面积有效利用率,减小电化学反应空间的技术问题。
Description
技术领域
本申请涉及电池技术领域,具体涉及一种燃料电池。
背景技术
燃料电池包含两个由电解质分隔开的电极(阳极和阴极),燃料 (例如氢气、任何含有氢气的气体混合物或甲醇、乙醇和其它短链醇)供应到阳极中,而氧化剂(例如纯氧气或空气)供应到阴极中,通过电化学反应来产生电能。
双极板是燃料电池的一种核心零部件,主要作用为支撑膜电极、提供氢气、氧气和冷却液流体通道并分隔氢气和氧气、收集电子、传导热量。燃料电池中的双极板设计有流体运输腔口、流体分配区及电化学反应区,其中,流体运输腔口与流体分配区均位于极板两端,并占据一定面积,但是双极板中只有反应区为电化学反应提供反应空间。
现有燃料电池结构普遍采用堆叠双极板的装配方式,因此双极板的尺寸、数目与反应区面积占比等因素决定了燃料电池的有效电化学反应体积。堆叠式的装配方式和流体分配区域的设计方式,占据了燃料电池一定的空间,降低双极板面积有效利用率,同时也减小了电化学反应空间。
发明内容
本申请提供一种燃料电池,以解决双极板堆叠式的装配方式和流体分配区域的设计方式,降低双极板面积有效利用率,减小电化学反应空间的技术问题。
本申请提供一种燃料电池,包括双极板、外集板、内集板、连接集板、两个以上流体通道以及固定模块,所述双极板为一柱状,且径向横截面为螺旋形;所述连接集板为一柱状,且径向横截面为螺旋形,所述连接集板的表面与所述双极板的表面对应贴合;所述外集板位于所述双极板的外部,并连接至所述连接集板的一端;所述内集板位于所述双极板的内部,并连接至所述连接集板的另一端;每一所述流体通道包括第一流体端及第二流体端;其中,所述第一流体端与所述第二流体端分别连通至所述双极板的内外侧,所述固定模块包括第一固定件以及第二固定件,第一固定件抵接至所述内集板的内侧壁;第二固定件抵接至所述外集板的外侧壁;其中,所述第一固定件与所述第二固定件分别挤压所述内集板与所述外集板,使得所述连接集板的两端分别连接至所述内集板与所述外集板;所述内集板包括两个以上第一槽体,所述第一槽体沿所述内集板的周向分布,并沿所述内集板的轴向开设;所述第一固定件包括两个以上第二槽体,所述第二槽体与所述第一槽体对应分布;所述第一流体端依次穿过所述第二槽体与所述第一槽体,并连通至所述双极板的内侧壁。
可选的,每一所述第一流体端包括第一管道以及第一流道,所述第一管道设置于所述内集板的内部;所述第一流道为平面状或曲面状;所述第一流道的一端连通至所述第一管道的侧壁,其另一端相切式连通至所述双极板。
可选的,每一所述第二流体端包括第二管道以及第二流道,所述第二管道设置于所述外集板的外部;所述第二流道为平面状或曲面状;所述第二流道的一端连通至所述第二管道的侧壁,其另一端相切式连通至所述双极板。
可选的,所述流体通道沿所述双极板的周向均匀分布。
可选的,所述外集板包括两个以上第三槽体,所述第三槽体沿所述外集板的周向分布,并沿所述外集板的轴向开设;所述第二固定件包括两个以上第四槽体,所述第四槽体为平面状或曲面状,并与所述第三槽体对应分布;所述第二流体端依次穿过所述第四槽体与所述第三槽体,并连通至所述双极板的外侧壁。
可选的,所述固定模块还包括两个固定端板,两个所述固定端板分别连接至所述第二固定件的两端部;其中,所述双极板、所述外集板、所述内集板与所述连接集板的端部均抵接至所述固定端板。
可选的,所述固定模块还包括第一紧固件、第二紧固件以及连接臂,所述第一紧固件可拆卸式连接至所述第二固定件的端面;所述第二紧固件可拆卸式连接至所述固定端板的表面;所述连接臂的一端连接至所述第一紧固件,其另一端连接至所述第二紧固件。
可选的,所述固定模块还包括第三固定件,所述第三固定件为一柱状,并设置于所述第一固定件的内部,所述第三固定件的一端连接至任一所述固定端板;其中,所述第三固定件沿其轴向开设有两个以上卡槽,任一所述第一流体端的部分嵌设至一所述卡槽内,且其部分能够穿过一所述固定端板伸出。
可选的,所述固定模块还包括固定环,所述第一流体端包括从所述固定端板穿出的伸出端,所述固定环套设至所述伸出端的外部。
可选的,燃料电池还包括密封环,所述密封环包覆至所述外集板的外侧壁。
本申请提供一种燃料电池,由于双极板与连接集板均为卷曲的螺旋结构,第一流体端连接至双极板的内边缘,第二流体端连接至双极板的外边缘,因而双极板中内外边缘的连接处为分配区,同时第一流体端与第二流体端可以作为分配区的延伸部分,使得电池模块中的分配区仅占据双极板的少量面积,进而可以大幅度地提高双极板中电化学反应区的面积占比。
当双极板的径向尺寸增大时,双极板中的分配区的面积不变,使得双极板中有效的电化学反应空间的占比进一步增加,从而可以实现小体积的大功率燃料电池。
连接集板的两端分别连接至外集板与内集板,外部的压力作用于内集板与外集板时,外集板与内集板将作用力通过连接集板传输至双极板,使得双极板承受的压力均匀分布。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例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申请的一些实施例,对于本领域技术人员来讲,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是本申请提供的燃料电池的结构示意图;
图2是本申请提供的燃料电池的剖视图;
图3是本申请提供的燃料电池中第一流体端与第一固定件的配合示意图;
图4是本申请提供的燃料电池中第一固定件的结构示意图;
图5是本申请提供的燃料电池的内部结构示意图;
图6是本申请提供的燃料电池的部分结构示意图;
图7是本申请提供的燃料电池的部分剖视图;
图8是本申请提供的燃料电池中第二固定件的部分剖视图;
图9是本申请提供的燃料电池左侧示意图;
图10是本申请提供的燃料电池右侧示意图;
图11是本申请提供的燃料电池中第三固定件的结构示意图。
附图标记说明:
110、第一固定件;111、第二槽体;120、第二固定件;121、第四槽体;130、固定端板;140、第三固定件;141、卡槽;150、固定环;161、第一紧固件;162、第二紧固件;163、连接臂;200、外集板;210、第三槽体;300、密封环;400、内集板;410、第一槽体;500、连接集板;600、双极板;700、第一流体端;710、第一管道;711、伸出端;720、第一流道;800、第二流体端;810、第二管道;820、第二流道;821、直线段;822、弯折段。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请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申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本申请保护的范围。此外,应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请,并不用于限制本申请。在本申请中,在未作相反说明的情况下,使用的方位词如“上”、“下”、“左”、“右”通常是指装置实际使用或工作状态下的上、下、左和右,具体为附图中的图面方向。
本申请提供一种燃料电池,以下分别进行详细说明。需要说明的是,以下实施例的描述顺序不作为对本申请实施例优选顺序的限定。且在以下实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详述的部分,可以参见其它实施例的相关描述。
请参阅图1-图3,本申请提供一种燃料电池,其可以把燃料所具有的化学能直接转换成电能的装置。上述燃料电池包括电池模块、固定模块以及两个以上流体通道,其中,电池模块包括双极板600、外集板200、内集板400以及连接集板500,流体通道连通至双极板600,从而将燃料(例如氢气、任何含有氢气的气体混合物或甲醇、乙醇和其它短链醇)和氧化剂(例如纯氧气或空气)传输至双极板600处的反应区进行电化学反应。
参照图2和图3,双极板600为一柱状结构,其由单体燃料电池中的双极板卷曲形成,使得本申请中的双极板600沿其径向的横截面为螺旋形,通过增大双极板600的径向尺寸,可以使得有效的电化学反应空间的占比增加。
申请号为201410022362.0的一种燃料电池用金属双极板的专利中公开了氧气、氢气和冷却液可以流动至双极板600中进行反应。申请号为202023131280 .X的一种氢燃料电池的双极板及氢燃料电池的专利公开了,双极板中设置有氢气流场以及氧气流场,用于流通氢气与氧气。因而本申请中流体通道连通至双极板600,从而将燃料和氧化剂传输至双极板600处的反应区进行电化学反应的技术特征属于现有技术,在此不做赘述。
参照图2和图3,外集板200与内集板400为一中空的柱状结构,其中,外集板200位于双极板600的外部,内集板400位于双极板600的内部,同时外集板200的中心轴与内集板400的中心轴重合。
参照图3,连接集板500为一柱状结构,其径向的横截面为螺旋形。上述连接集板500的卷曲参数与双极板600的卷曲参数一致,使得连接集板500的柱形结构与双极板600的柱形结构相同,从而可以将连接集板500的表面对应贴合至双极板600的表面。
参照图2和图3,连接集板500的一端连接至外集板200,其另一端连接至内集板400,同时,由于双极板600与连接集板500均为卷曲的螺旋结构,利用上述固定模块夹持电池模块,其通过分别向内集板400与外集板200施加作用力,保证连接集板500的两端分别连接至外集板200与内集板400,同时当作用力通过连接集板500作用至双极板600时,该作用力可以均匀地作用于双极板600。
参照图1和图2,固定模块包括第一固定件110与第二固定件120,上述第一固定件110与第二固定件120均为中空的柱状结构。其中,第一固定件110插设并抵接至内集板400的内侧壁,第二固定件120包覆并抵接至外集板200的外侧壁,同时第一固定件110的中心轴与第二固定件120的中心轴重合。
参照图1-图3,第一固定件110抵接至内集板400,向内集板400施加沿径向向外的压力,同时第二固定件120抵接至外集板200,向外集板200施加沿径向向内的压力。上述作用方向相对的压力可以使得位于第一固定件110与第二固定件120之间的电池模块被压缩,从而保证连接集板500的两端分别连接至外集板200与内集板400;同时可以减小电池模块的径向尺寸,实现小体积、大功率的燃料电池的设计。
参照图2和图3,由于第一固定件110与第二固定件120均为柱形结构,使得第一固定件110施加的压力可以均匀地分布于内集板400的内侧壁,同时第二固定件120施加的压力可以均匀地分布于外集板200的外侧壁,因此第一固定件110与第二固定件120在夹持电池模块的过程中,电池模块承受的压力均匀分布,以提高电池模块的使用性能。
更进一步的,柱状结构的内集板400与外集板200将上述作用力施加给卷曲为螺旋结构的连接集板500,并利用该连接集板500将作用力施加给与其贴合的双极板600。通过第一固定件110、第二固定件120、内集板400、外集板200以及连接集板500的结构,使得双极板600承受的作用力可以均匀地分布于其卷曲的表面。
参照图2,燃料电池包括两个以上流体通道,以利用上述流体通道分别向双极板600输送燃料与氧化剂,本申请中燃料电池包括四个流体通道,其中,任意三个流体通道分别用于输送燃料、氧化剂与冷却液,另一流体通道作为备用通道。
参照图2,多个流体通道沿双极板600的周向均匀分布,以便于燃料、氧化剂与冷却液在双极板600内流动,并发生电化学反应。
参照图3-图6,每一个流体通道包括分别位于其两端部的第一流体端700与第二流体端800,并且第一流体端700与第二流体端800分别连通至双极板600的内外侧。流体通道内的流体(比如燃料、氧化剂、冷却液)可以由第一流体端700进入双极板600,以进行电化学反应或冷却,然后经第二流体端800流出,使得流体可以从双极板600的内侧流动至双极板600的外侧。或者,流体通道内的流体可以由第二流体端800进入双极板600,以进行电化学反应或冷却,然后经第一流体端700流出,使得流体可以从双极板600的外侧流动至双极板600的内侧。本申请中定义第二流体端800为流入端,第一流体端700为流出端,同时上述定义不对本申请保护范围进行限制。
参照图3-图6,流体通道的第一流体端700与第二流体端800分别位于双极板600的内侧与外侧,由于双极板600为卷曲形成的柱形结构,因而第一流体端700仅连接至双极板600的内边缘,同时第二流体端800仅连接至双极板600的外边缘。因而双极板600中内外边缘的连接处为分配区,同时第一流体端700与第二流体端800可以作为分配区的延伸部分,使得电池模块中的分配区仅占据双极板600的少量面积,进而可以大幅度地提高双极板600中电化学反应区的面积占比。
参照图3,每一个第一流体端700包括连通的第一管道710与第一流道720。第一管道710沿轴向设置于内集板400的内部,并且第一管道710的中心轴与内集板400的中心轴相互平行,本申请中多个流体通道的第一管道710均被固定至内集板400的中心位置。
参照图3,第一流道720为一平面或曲面结构,其中第一流道720的一端连通至第一管道710的侧壁,同时其另一端连通至双极板600的内侧壁。由于双极板600卷曲为圆柱状,因而第一流道720的端部与双极板600的内边缘相切。
参照图3,双极板600的内侧壁与第一流道720相通,可以增大双极板600与第一流体端700的接触面积,提高流体流动至第一流体端700内的流速,从而提高燃料电池的电化学反应效率。同时,双极板600与第一流道720的接触面积较大,使得双极板600内的流体((比如燃料、氧化剂、冷却液)经由连接处流入第一流道720时,不会发生紊流,使得流体可以快速、平稳地在电池模块中流动。
参照图5,每一个第二流体端800包括连通的第二管道810与第二流道820。第二管道810沿轴向设置于外集板200的外部,并且第二管道810的中心轴与外集板200的中心轴相互平行,本申请中多个流体通道的第二管道810环绕外集板200的中心轴均匀分布。
参照图4-图6,第二流道820为一平面或曲面结构,其中,第二流道820的一端连通至第二管道810的侧壁,同时其另一端连通至双极板600的外侧壁。由于双极板600卷曲为圆柱状,因而第二流道820的端部与双极板600的外边缘相切。
参照图5-图7,双极板600的外侧壁与第二流道820相通,可以增大双极板600与第二流体端800的接触面积,可以提高流体由第二流体端800流动至双极板600的流速,从而提高燃料电池的电化学反应效率。同时,双极板600与第二流道820的接触面积较大,使得第二流道820内的流体((比如燃料、氧化剂、冷却液)经由连接处流入双极板600时,不会发生紊流,使得流体可以快速、平稳地在电池模块中流动。
参照图4-图7,第一流体端700通过第一流道720连接至双极板600的内边缘,第二流体端800通过第二流道820连接至双极板600的外边缘,因而双极板600的内边缘与外边缘的侧壁处为出入口,当双极板600的径向尺寸增大时,双极板600中的分配区的面积不变,使得双极板600中有效的电化学反应空间的占比进一步增加,从而可以实现小体积的大功率燃料电池。
参照图3,内集板400包括两个以上第一槽体410,多个第一槽体410沿内集板400的周向分布,每一个第一槽体410沿内集板400的轴向开设。第一流体端700的第一流道720为一曲面结构,同时第一管道710设置于内集板400的内部,因而第一流道720可以穿过第一槽体410连通至第一管道710。
本申请中第一槽体410的数量与流体通道的数量相同,上述流体通道沿双极板600的周向均匀分布,因而上述第一槽体410沿内集板400的周向均匀分布,以便于流体通道与第一槽体410一一对应。
参照图3和图4,第一固定件110包括两个以上的第二槽体111,其中,多个第二槽体111沿第一固定件110的周向分布,每一个第二槽体111沿第一固定件110的轴向开设,同时上述第二槽体111与第一槽体410对应分布,以便于第一流道720的装配,即第一流道720的一端连接至双极板600的内边缘,其另一端依次穿过第一槽体410与第二槽体111,并连接至第一管道710的侧壁。
参照图5-图7,外集板200包括两个以上第三槽体210,多个第三槽体210沿外集板200的周向分布,每一个第三槽体210沿外集板200的轴向开设。第二流体端800的第二流道820的一端弯折设置,以便于第二流道820穿设过第三槽体210连接至双极板600的外边缘。
本申请中第三槽体210的数量与流体通道的数量相同,上述流体通道沿双极板600的周向均匀分布,因而上述第三槽体210沿外集板200的周向均匀分布,以便于流体通道与第三槽体210一一对应。
参照图7和图8,第二固定件120包括两个以上的第四槽体121,其中,多个第四槽体121沿第二固定件120的周向分布,每一个第四槽体121沿第二固定件120的轴向开设,同时上述第四槽体121与第三槽体210对应分布,以便于第二流道820的装配,即第二流道820的一端连接至双极板600的外边缘,其另一端依次穿过第三槽体210与第四槽体121,并连接至第二管道810的侧壁。
参照图7和图8,本申请中第一固定件110为一中空的柱状结构,其中,第一固定件110沿其径向的横截面中,其外侧为矩形结构,内侧为圆形结构。由于第一固定件110的外侧为方形结构,前述的四个流体通道中的第二管道810可以分别安装至第一固定件110的四个角处。同时由于第一固定件110的内侧为圆柱形结构,使得第一固定件110的内壁可以与外集板200的外侧壁贴合,以便于固定电池模块。
参照图6-图8,第二流道820包括连接的直线段821与弯折段822,其中第二流道820的直线段821嵌设至第四槽体121中,以便于第二流道820的加工与装配;第二流道820的弯折段822穿设过第三槽体210连接至外集板200,以便于第二流道820与外集板200的连接。
参照图7,燃料电池还包括一密封环300,上述密封环300为一中空的柱状,密封环300的内表面包覆至外集板200,其外表面贴合至第二固定件120的内壁,以利用密封环300增强电池模块与第二固定件120之间的密封性。
参照图1、图9和图10,固定模块还包括两个相对设置的固定端板130,上述两固定端板130分别连接至第二固定件120的两端部,同时双极板600、外集板200、内集板400与连接集板500的两端部分别抵接至两固定端板130。沿电池模块的轴向,两固定端板130分别向电池模块施加方向相对的压力,从而沿电池模块的轴向对其进行固定。
参照图6,本申请中第一固定件110的一端连接至任一固定端板130,其另一端抵接至另一固定端板130。同时,第二固定件120两端分别可拆卸式连接至两固定端板130,以便于利用两固定端板130对电池模块的轴向进行固定。
参照图9和图10,固定模块还包括第一紧固件161、第二紧固件162与连接臂163,其中,第一紧固件161可拆卸式连接至第二固定件120的端面,第二紧固件162可拆卸式连接至固定端板130的表面,连接臂163的一端连接至第一紧固件161,其另一端连接至第二紧固件162,因而利用第一紧固件161、第二紧固件162与连接臂163,可以将第二固定件120与固定端板130相对固定。
参照图9和图10,第一紧固件161穿设过连接臂163的一端,并固定至第二固定件120的端面,然后将第二紧固件162穿过连接臂163的另一端,并固定至固定端板130,本申请中第一紧固件161与第二紧固件162优选紧固螺栓。当第一紧固件161与第二紧固件162通过连接臂163分别被固定时,第二固定件120与固定端板130之间的自由度被限制,以实现对电池模块轴向的限位。同理,当需要解除第二固定件120与固定端板130之间的锁定时,需要将第一紧固件161与第二紧固件162分别拆除,才能使第二固定件120与固定端板130分离。
参照图3和图5,第一流体端700的第一管道710包括伸出端711和插入端,其中插入端位于第一固定件110的内部,伸出端711为第一固定件110伸出至固定端板130外部的部分。
参照图1和图6,固定模块还包括第三固定件140,上述第一固定件110为一柱状结构,第三固定件140位于第一固定件110的内部,并且第三固定件140的中心轴与第一固定件110的中心轴重合。第三固定件140的一端连接至任一固定端板130,以实现第三固定件140相对于电池模块的固定。
参照图3、图6和图11,第三固定件140沿其轴向开设有两个以上卡槽141,任一第一管道710的部分可以嵌设至一卡槽141内,本申请流体通道的数量与卡槽141的数量相同,以使得第一管道710与卡槽141一一对应。上述卡槽141沿第三固定件140的周向均匀开设,以便于第一管道710对应安装至卡槽141内部。此外,沿第三固定件140径向的横截面,卡槽141的内壁为弧形,以增大第一管道710与卡槽141的接触面积;同时卡槽141的开设深度大于或等于第一管道710的半径,以保证第一管道710嵌设至卡槽141内部的稳定性。
参照图3和图5,固定模块还包括固定环150,上述固定环150可以套设至全部第一管道710伸出端711的外部。
参照图1-图11,上述燃料电池的制备方法如下:
首先将单体燃料电池中的双极板卷曲为径向横截面为螺旋形的柱状结构,获得本申请中的双极板600,再将一平面的集流板卷曲为径向横截面为螺旋形的连接集板500,并且将连接集板500与双极板600贴合,使得连接集板500的表面与双极板600的表面对应贴合。
制备三个流体管道,分别用于输送空气、氢气以及冷却液。将第一流道720的一端连接至第一管道710的侧壁,从而获得第一流体端700;将第二流体的直线段821连接至第二管道810的侧壁,从而获得第二流体端800。
将一固定端板130通过第一紧固件161、第二紧固件162以及连接臂163固定至第二固定件120,然后将内集板400插设双极板600与第一固定件110之间,使得第一槽体410与第二槽体111对应,此时内集板400与连接集板500的一端连接。同时,将外集板200插设至双极板600与第二固定件120之间,使得第三槽体210与第四槽体121对应,此时外集板200与连接集板500的另一端连接。
将第一管道710插设至第一固定件110的内部,并依次固定至第三固定件140的卡槽141中,同时将第一流道720的端部穿设过第二槽体111与第一槽体410,并连接至双极板600的内边缘。将第二管道810插设至第二固定件120的第四槽体121中,将第二流道820的弯折段822穿过第四槽体121与第三槽体210,并连接至双极板600的外边缘。
利用第一紧固件161、第二紧固件162以及连接臂163将另一固定端板130固定至第二固定件120的端部,然后将固定环150套设至第一管道710的伸出端711。
参照图1-图11,本申请中由于双极板600与连接集板500均为卷曲的螺旋结构,第一流体端700仅连接至双极板600的内边缘,第二流体端800仅连接至双极板600的外边缘,因而双极板600中内外边缘的连接处为分配区,同时第一流体端700与第二流体端800可以作为分配区的延伸部分,使得电池模块中的分配区仅占据双极板600的少量面积,进而可以大幅度地提高双极板600中电化学反应区的面积占比。
当双极板600的径向尺寸增大时,双极板600中的分配区的面积不变,使得双极板600中有效的电化学反应空间的占比进一步增加,从而可以实现小体积的大功率燃料电池。
连接集板500的两端分别连接至外集板200与内集板400,外部的压力作用于内集板400与外集板200时,外集板200与内集板400将作用力通过连接集板500传输至双极板600,使得双极板600承受的压力均匀分布。
以上对本申请提供一种燃料电池进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本申请的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (10)
1.一种燃料电池,其特征在于,包括:
双极板,其为一柱状,且径向横截面为螺旋形;
连接集板,其为一柱状,且径向横截面为螺旋形,所述连接集板的表面与所述双极板的表面对应贴合;
外集板,其位于所述双极板的外部,并连接至所述连接集板的一端;
内集板,其位于所述双极板的内部,并连接至所述连接集板的另一端;
两个以上流体通道,每一所述流体通道包括第一流体端及第二流体端;所述第一流体端与所述第二流体端分别连通至所述双极板的内外侧;以及
固定模块,所述固定模块包括:
第一固定件,其抵接至所述内集板的内侧壁;以及
第二固定件,其抵接至所述外集板的外侧壁;
其中,所述第一固定件与所述第二固定件分别挤压所述内集板与所述外集板,使得所述连接集板的两端分别连接至所述内集板与所述外集板;
所述内集板包括两个以上第一槽体,所述第一槽体沿所述内集板的周向分布,并沿所述内集板的轴向开设;
所述第一固定件包括两个以上第二槽体,所述第二槽体与所述第一槽体对应分布;
所述第一流体端依次穿过所述第二槽体与所述第一槽体,并连通至所述双极板的内侧壁。
2.根据权利要求1所述的燃料电池,其特征在于,每一所述第一流体端包括:
第一管道,其设置于所述内集板的内部;以及
第一流道,其为平面状或曲面状;所述第一流道的一端连通至所述第一管道的侧壁,其另一端相切式连通至所述双极板。
3.根据权利要求1所述的燃料电池,其特征在于,每一所述第二流体端包括:
第二管道,其设置于所述外集板的外部;以及
第二流道,其为平面状或曲面状;所述第二流道的一端连通至所述第二管道的侧壁,其另一端相切式连通至所述双极板。
4.根据权利要求1所述的燃料电池,其特征在于,所述流体通道沿所述双极板的周向均匀分布。
5.根据权利要求1所述的燃料电池,其特征在于,
所述外集板包括两个以上第三槽体,所述第三槽体沿所述外集板的周向分布,并沿所述外集板的轴向开设;
所述第二固定件包括两个以上第四槽体,所述第四槽体为平面状或曲面状,并与所述第三槽体对应分布;
所述第二流体端依次穿过所述第四槽体与所述第三槽体,并连通至所述双极板的外侧壁。
6.根据权利要求1所述的燃料电池,其特征在于,所述固定模块还包括:
两个固定端板,其分别连接至所述第二固定件的两端部;
其中,所述双极板、所述外集板、所述内集板与所述连接集板的端部均抵接至所述固定端板。
7.根据权利要求6所述的燃料电池,其特征在于,所述固定模块还包括:
第一紧固件,其可拆卸式连接至所述第二固定件的端面;
第二紧固件,其可拆卸式连接至所述固定端板的表面;以及
连接臂,其一端连接至所述第一紧固件,其另一端连接至所述第二紧固件。
8.根据权利要求6所述的燃料电池,其特征在于,所述固定模块还包括:
第三固定件,其为一柱状,并设置于所述第一固定件的内部,所述第三固定件的一端连接至任一所述固定端板;
其中,所述第三固定件沿其轴向开设有两个以上卡槽,任一所述第一流体端的部分嵌设至一所述卡槽内,且其部分能够穿过一所述固定端板伸出。
9.根据权利要求6所述的燃料电池,其特征在于,所述固定模块还包括:
固定环,所述第一流体端包括穿出所述固定端板的伸出端,所述固定环套设至所述伸出端的外部。
10.根据权利要求1所述的燃料电池,其特征在于,还包括:
密封环,其包覆至所述外集板的外侧壁。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211237497.XA CN115332558B (zh) | 2022-10-11 | 2022-10-11 | 一种燃料电池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211237497.XA CN115332558B (zh) | 2022-10-11 | 2022-10-11 | 一种燃料电池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115332558A true CN115332558A (zh) | 2022-11-11 |
CN115332558B CN115332558B (zh) | 2022-12-27 |
Family
ID=83913880
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202211237497.XA Active CN115332558B (zh) | 2022-10-11 | 2022-10-11 | 一种燃料电池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN115332558B (zh) |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050191504A1 (en) * | 2004-02-27 | 2005-09-01 | Brady Brian K. | Bilayer coating system for an electrically conductive element in a fuel cell |
CN1773756A (zh) * | 2004-11-13 | 2006-05-17 | 三星Sdi株式会社 | 双极板和液体式直接燃料电池的电池堆 |
DE102005026060A1 (de) * | 2005-05-18 | 2006-11-23 | Bohmann, Dirk, Dr.-Ing. | Bipolarplatte |
CN102104150A (zh) * | 2011-01-18 | 2011-06-22 | 浙江工业大学 | 蚊香型流场分布结构的双极板 |
US20160233527A1 (en) * | 2013-10-02 | 2016-08-11 | Hydrogenics Corporation | Fuel cell sub-assembly and method of making it |
CN206194865U (zh) * | 2016-12-08 | 2017-05-24 | 中国石油大学(华东) | 一种网结构流场的燃料电池双极板 |
CN111509255A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-08-07 | 上海交通大学 | 流场自适应的电池极板结构及燃料电池 |
CN112038657A (zh) * | 2020-09-29 | 2020-12-04 | 西安热工研究院有限公司 | 一种螺旋通道燃料电池双极板 |
CN113140748A (zh) * | 2021-04-20 | 2021-07-20 | 大连海事大学 | 一种带螺旋的斗状燃料电池双极板 |
CN114497615A (zh) * | 2022-01-21 | 2022-05-13 | 吉林大学 | 一种仿生流场的燃料电池双极板及其实现方法 |
CN217361652U (zh) * | 2022-03-15 | 2022-09-02 | 山东建筑大学 | 一种便于组成电堆的新型燃料电池集成双极板 |
-
2022
- 2022-10-11 CN CN202211237497.XA patent/CN115332558B/zh active Active
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050191504A1 (en) * | 2004-02-27 | 2005-09-01 | Brady Brian K. | Bilayer coating system for an electrically conductive element in a fuel cell |
CN1773756A (zh) * | 2004-11-13 | 2006-05-17 | 三星Sdi株式会社 | 双极板和液体式直接燃料电池的电池堆 |
DE102005026060A1 (de) * | 2005-05-18 | 2006-11-23 | Bohmann, Dirk, Dr.-Ing. | Bipolarplatte |
CN102104150A (zh) * | 2011-01-18 | 2011-06-22 | 浙江工业大学 | 蚊香型流场分布结构的双极板 |
US20160233527A1 (en) * | 2013-10-02 | 2016-08-11 | Hydrogenics Corporation | Fuel cell sub-assembly and method of making it |
CN206194865U (zh) * | 2016-12-08 | 2017-05-24 | 中国石油大学(华东) | 一种网结构流场的燃料电池双极板 |
CN111509255A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-08-07 | 上海交通大学 | 流场自适应的电池极板结构及燃料电池 |
CN112038657A (zh) * | 2020-09-29 | 2020-12-04 | 西安热工研究院有限公司 | 一种螺旋通道燃料电池双极板 |
CN113140748A (zh) * | 2021-04-20 | 2021-07-20 | 大连海事大学 | 一种带螺旋的斗状燃料电池双极板 |
CN114497615A (zh) * | 2022-01-21 | 2022-05-13 | 吉林大学 | 一种仿生流场的燃料电池双极板及其实现方法 |
CN217361652U (zh) * | 2022-03-15 | 2022-09-02 | 山东建筑大学 | 一种便于组成电堆的新型燃料电池集成双极板 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN115332558B (zh) | 2022-12-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1230702B1 (en) | Fuel cell having improved condensation and reaction product management capabilities | |
US9531021B2 (en) | Fuel cell stack discrete header | |
US20230197979A1 (en) | Fuel cell, bipolar plate and bipolar plate assembly for fuel cell | |
WO2021218906A1 (zh) | 燃料电池及配流装置 | |
CN211605306U (zh) | 一种燃料分配歧管与一种燃料电池 | |
CN115332558B (zh) | 一种燃料电池 | |
CN210866383U (zh) | 一种燃料电池 | |
CN111490262A (zh) | 一种燃料电池的金属双极板及燃料电池 | |
CN217114468U (zh) | 一种结构优化的车用燃料电池管式膜加湿器 | |
CN108134109B (zh) | 一种燃料电池的双极板结构 | |
CN112993314A (zh) | 燃料电池系统 | |
US11791491B2 (en) | Fuel cell | |
JP2007502523A (ja) | 電気化学電池スタック用端板 | |
CN212625671U (zh) | 单极板、双极板和燃料电池 | |
US20230231152A1 (en) | Proton Exchange Membrane Fuel Cell and Preparation Method Therefor, and Proton Exchange Membrane Fuel Cell Stack | |
CN219419097U (zh) | 一种燃料电池阴极流场板结构 | |
CN111326763A (zh) | 一种类蜂巢形流场的金属双极板 | |
TWI255579B (en) | Fuel cell | |
CN111799495A (zh) | 固体氧化物燃料电池电堆的歧管及包括其的固体氧化物燃料电池 | |
CN215988874U (zh) | 燃料电池实验用歧管接头及燃料电池实验平台 | |
CN216213570U (zh) | 一种带进气旁通的燃料电池用中冷器 | |
CN210296512U (zh) | 一种氢燃料电池冷却系统中管道式过滤器 | |
CN219203215U (zh) | 一种固体氧化物燃料电池电堆模组气流分配装置 | |
CN220510070U (zh) | 单电池的膜电极、燃料电池堆单电池、燃料电池堆及车辆 | |
CN218498104U (zh) | 一种气体扩散层及燃料电池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
TR01 | Transfer of patent right | ||
TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20231101 Address after: No. 56, Xin'anjiang Road, Southeast street, Changshu, Suzhou, Jiangsu 215533 Patentee after: Suzhou Zhizhen new energy equipment Co.,Ltd. Address before: 201306 factory building 1, No. 1500, cenglin Road, Lingang New District, China (Shanghai) pilot Free Trade Zone, Pudong New Area, Shanghai Patentee before: Shanghai Zhizhen new energy Co.,Ltd. |