CN201156562Y - 一种燃料电池排水结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种燃料电池排水结构，具体地讲是一种用于处理质子交换膜燃料电池进堆前气体中过量水的排水结构。其包括排水板、氢气进口、氢气出口、阴极气体进口、阴极气体出口、水出口，排水板设于采电板和氢端板之间；排水板上设有与氢气进口连通的氢气通孔、与阴极气体进口连通的阴极气体通孔、排水通道、与水出口连通的排水通孔，氢气通孔与对应的排水通道上端连通，阴极气体通孔与排水通道上端连通，排水通道底端通过排水通孔与水出口连通；水出口上设有开关阀。本实用新型结构简单紧凑，可同时处理阴、阳两极进气中的过量水，解决了燃料电池水淹的问题，还可满足燃料电池减小体积的需要，适于燃料电池领域的大规模应用。

Description

一种燃料电池排水结构

技术领域

本实用新型涉及一种燃料电池排水结构，具体地讲是一种用于处理质子交换膜燃料电池进堆前气体中过量水的排水结构。

背景技术

质子交换膜燃料电池(PEMFC)也叫固体聚合物燃料电池(SPFC)，膜电极是质子交换膜燃料电池的核心部件之一，对PEMFC的输出功率、能量密度分布及工作寿命有着决定性的影响，提高膜电极性能的关键是在催化离子的周围形成良好的质子通道。然而，电解质的质子传导能力与水含量成正比，因此电解质中必须含有足够的水分，解决该问题的办法是在反应气体进入电池前对空气、氢气或对两者进行加湿处理。然而，经过外加湿的气体往往会由于温度变化产生或直接夹带部分液态水进入电堆，造成电解质水分含量过高，引起电解质淹没，并导致与其相连的电极或气体扩散层中的孔道被水堵塞，同时，水淹也是引起浓差极化的根本原因。因此需要保持一个良好的水平衡关系。通常，解决水淹的办法是提高气体的流动速度，但是这样就提高了气体的计量比，增加了物耗和能耗。

专利申请CN1612384公开了一种带有聚水器的燃料电池系统，即在加湿器和阴极之间增加了聚水器，可以将部分液态水从空气中去掉，但其体积较大，整体结构不紧凑，不利于燃料电池体积减小问题的解决，并且只能对空气进口的液态水进行处理，不能同时对氢气在加湿后所含过量液态水进行处理，效果单一。

实用新型内容

本实用新型提供了一种燃料电池排水结构，其结构简单紧凑，可同时处理阴、阳两极进气中的过量水，解决了燃料电池水淹的问题，还可满足燃料电池减小体积的需要，适于燃料电池领域的大规模应用。

本实用新型采用如下技术解决方案：

一种燃料电池排水结构，包括排水板、氢气进口、氢气出口、阴极气体进口、阴极气体出口、水出口，排水板设于采电板和氢端板之间；排水板上设有与氢气进口连通的氢气通孔、与阴极气体进口连通的阴极气体通孔、排水通道、与水出口连通的排水通孔，氢气通孔与对应的排水通道上端连通，阴极气体通孔与对应的排水通道上端连通，排水通道底端通过排水通孔与水出口连通；水出口上设有开关阀。

所述排水通道内壁上设有排水槽，有利于水的积聚和流动。

所述阴极气体为空气或氧气。

实际操作中，经过加湿后夹带过量液态水的氢气进入氢气进口，液态水在进口和通孔的内壁上凝聚，随即被氢气气流吹向排水板的氢气通孔，沿排水板的排水通道和排水通孔从水出口排出；与此同时，经过加湿后夹带过量液态水的阴极气体进入阴极气体进口，液态水在进口和通孔的内壁上凝聚，随即被阴极气体气流吹向排水板的阴极气体通孔，沿排水板的排水通道和排水通孔从水出口排出。与氢气流动路线相通的水出口和与阴极气体流动路线相通的水出口互不相通，否则会造成氢气和氧气的混淆，发生危险。两个出水口上设有开关阀，根据反应的情况定期排水，进气反应时关闭，以避免气体泄漏浪费。

本实用新型提供的燃料电池排水结构，通过在采电板和氢端板之间设置的排水板，使得整个结构相对紧凑，而且满足燃料电池体积减小的需求，排水板结构简单，可以同时处理阴、阳两极进气中的过量水，解决了燃料电池水淹的问题，适于燃料电池领域的大规模应用。

附图说明

图1是本实用新型在燃料电池电堆中的的左视结构剖视图；

图2是本实用新型在燃料电池电堆中的的右视结构剖视图；

图3是本实用新型的排水板的结构剖视图；

图4是本实用新型在燃料电池电堆中的的主视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

一种燃料电池排水结构，如图1、图2、图3或图4所示，包括排水板5、氢气进口7、氢气出口1、阴极气体进口3、阴极气体出口8、水出口2a，2b，排水板5设于采电板4和氢端板6之间；排水板5上设有与氢气进口7连通的氢气通孔9、与阴极气体进口3连通的阴极气体通孔10、排水通道11a，11b、与水出口2a，2b连通的排水通孔12a，12b，排水通道11a的上端与氢气通孔9连通，排水通道11b的上端与阴极气体通孔10连通，排水通道11a，11b底端通过排水通孔12a，12b与水出口2a，2b连通；水出口2a，2b上设有开关阀。

所述排水通道9a，9b内壁上设有排水槽，有利于水的积聚和流动。

所述阴极气体为空气或氧气。

实际操作中，经过加湿后夹带过量液态水的氢气进入氢气进口7，液态水在进口和通孔的内壁上凝聚，随即被氢气气流吹向排水板5的氢气通孔9，沿排水板5的排水通道11a和排水通孔12a从水出口2a排出；与此同时，经过加湿后夹带过量液态水的阴极气体进入阴极气体进口3，液态水在进口和通孔的内壁上凝聚，随即被阴极气体气流吹向排水板5的阴极气体通孔10，沿排水板5的排水通道11b和排水通孔12b从水出口2b排出。与氢气流动路线相通的水出口2a和与阴极气体流动路线相通的水出口2b互不相通，否则会造成氢气和氧气的混淆，发生危险。两个出水口2a，2b上设有开关阀，根据反应的情况定期排水，进气反应时关闭，以避免气体泄漏浪费。

Claims (3)

1.一种燃料电池排水结构，包括排水板(5)、氢气进口(7)、氢气出口(1)、阴极气体进口(3)、阴极气体出口(8)、水出口(2a，2b)，其特征在于排水板(5)设于采电板(4)和氢端板(6)之间；排水板(5)上设有与氢气进口(7)连通的氢气通孔(9)、与阴极气体进口(3)连通的阴极气体通孔(10)、排水通道(11a，11b)、与水出口(2a，2b)连通的排水通孔(12a，12b)，排水通道(11a)上端与氢气通孔(9)连通，排水通道(11b)上端与阴极气体通孔(10)连通，排水通道(11a，11b)底端通过排水通孔(12a，12b)与水出口(2a，2b)连通；水出口(2a，2b)上设有开关阀。

2.根据权利要求1所述的燃料电池排水结构，其特征在于所述排水通道(11a，11b)内壁上设有排水槽。

3.根据权利要求1所述的燃料电池排水结构，其特征在于所述阴极气体为空气或氧气。

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