CN206134825U - 一种燃料电池反应装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种燃料电池反应装置，包括燃料电池反应本体和箱体，所述燃料电池反应本体放置于所述箱体内；所述燃料电池反应本体由冷却板、阳极室、质子交换膜和阴极室依次拼接而成，所述燃料电池反应本体上端间隔设置有阴极燃料进口通道、冷却流体进口通道和阳极燃料进口通道，所述燃料电池反应本体下端间隔设置有阳极燃料出口通道、冷却流体出口通道和阴极燃料出口通道。本实用新型燃料电池反应装置作为燃料电池反应本体的同时也作为燃料电池的散热器，将反应装置和散热器整合一体化，阴极燃料和阳极燃料通过各种通道进行化学反应，其窄小而曲折的通道增大燃料的反应面积，提高燃料的反应效率；其紧凑的结构，提高了燃料电池的功率。

Description

一种燃料电池反应装置
技术领域
本实用新型属于燃料电池技术领域，尤其是指一种燃料电池反应装置。
背景技术
经过近20多年的高速发展，质子交换膜燃料电池技术取得了巨大的进步，成功地解决了很多问题。但是要想实现质子交换膜燃料电池仍然存在体积比功率低、反应热所带来的热安全性问题、成本高等问题限制了其在电动汽车及其他领域的商业化。要实现燃料电池电动车的商业化,必须使燃料电池电动车的性能相当于甚至优于现在的内燃机汽车,同时价格与现在的内燃机汽车价格持平甚至比其更低。而目前的燃料电池电动车成本相对较高。如何提高燃料电池性能并降低其制造成本是燃料电池电动车商业化的关键问题之一。
板式换热器结构是用薄金属板压制成具有一定波纹形状的换热板片，然后叠装，用夹板、螺栓紧固而成的一种换热器。各种板片之间形成薄矩形通道，通过半片进行热交换或反应。工作流体在两块板片间形成的窄小而曲折的通道中流过。中间有一隔层板片将流体分开。板式换热器的结构决定了其具有结构紧凑、占地面积小、传热效率高、操作灵活性大、应用范围广、热损失小、安装和清洗方便等特点。
实用新型内容
本实用新型的目的在于解决现有燃料电池存在反应效率低、成本投入高、冷却效率过低和运行稳定性差的问题，提供一种采用板式换热器结构的，具有反应效率高、换热效率好、成本投入低和稳定可靠的燃料电池反应装置。
本实用新型所采用的技术方案：一种燃料电池反应装置，包括燃料电池反应本体和箱体，所述燃料电池反应本体放置于所述箱体内；所述燃料电池反应本体由冷却板、阳极室、质子交换膜和阴极室依次拼接而成，所述燃料电池反应本体上端间隔设置有阴极燃料进口通道、冷却流体进口通道和阳极燃料进口通道，所述燃料电池反应本体下端间隔设置有阳极燃料出口通道、冷却流体出口通道和阴极燃料出口通道；所述阳极室的两端分别与所述阳极燃料进口通道和阴极燃料出口通道贯通，所述冷却板的两端分别与所述冷却流体进口通道和冷却流体出口通道贯通，所述阴极室的两端分别与所述阴极燃料进口通道和阳极燃料出口通道贯通。
优选的，所述燃料电池反应本体还包括密封垫片，所述密封垫片设置于所述冷却板与所述阳极室之间、所述阳极室与所述质子交换膜之间和所述质子交换膜与所述阴极室之间。
优选的，所述阳极燃料出口通道、所述冷却流体出口通道和所述阴极燃料出口通道均为薄矩形通道。
优选的，所述箱体上端设置有上盖。
优选的，所述阳极室、所述质子交换膜和所述阴极室的数量相同。
优选的，所述箱体上设置有阳极燃料出口、冷却流体出口、阴极燃料出口、阴极燃料进口、冷却流体进口和阳极燃料进口。
优选的，所述箱体内部的尺寸大小与所述燃料电池反应本体的体积大小相匹配，所述燃料电池反应本体与所述箱体的内壁全面接触。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：(1)本实用新型采用燃料电池反应本体由冷却板、阳极室、质子交换膜和阴极室依次拼接而成，板式换热器结构作为燃料电池反应装置，燃料电池反应本体上端间隔设置有阴极燃料进口通道、冷却流体进口通道和阳极燃料进口通道，所述燃料电池反应本体下端间隔设置有阳极燃料出口通道、冷却流体出口通道和阴极燃料出口通道，阴极燃料和阳极燃料通过各种板片之间形成薄矩形通道进行化学反应，其窄小而曲折的通道可以增大燃料的反应面积，提高燃料的反应效率，其紧凑的结构、占地面积小的优点，提高了燃料电池的体积比功率；(2)本实用新型采用板式换热器结构作为燃料电池反应装置的同时也作为燃料电池的散热器，将反应装置和散热器整合一体化，不仅传热效率高、操作灵活性大，而且提高了燃料电池的体积比功率和换热效率，提高了燃料电池的安全性能，且该结构具有热损失小、安装和清洗方便等特点；(3)本实用新型箱体上端设置有上盖，上盖用于盖合或打开箱体，起到保护燃料电池反应装置安全的作用；(4)本实用新型阳极室、质子交换膜和阴极室的数量相同，冷却板的数量比阳极室、所述质子交换膜和所述阴极室的数量多一个，可根据实际需要进行调整，提高燃料电池的灵活性；(5)本实用新型所述箱体内部的尺寸大小与所述燃料电池反应本体的体积大小相匹配，所述燃料电池反应本体与所述箱体的内壁全面接触，实现燃料电池反应装置与箱体无缝接触目的，降低装置的抗震性；(6)本实用新型通过薄矩形通道进行热量交换和化学反应，极大地提高了热交换和反应的效率和降低成本投入。
附图说明
图1是本实用新型一种燃料电池反应装置的结构示意图；
图2是燃料电池反应本体的结构图；
图3是图2的A-A剖视图；
图4是图2的B-B剖视图；
图5是图2的C-C剖视图。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。
如图1-5所示，一种燃料电池反应装置，包括燃料电池反应本体2和箱体3，所述燃料电池反应本体2放置于所述箱体3内；所述燃料电池反应本体由冷却板2a、阳极室2b、质子交换膜2d和阴极室2c依次拼接而成，所述燃料电池反应本体2上端间隔设置有阴极燃料进口通道7、冷却流体进口通道8和阳极燃料进口通道9，所述燃料电池反应本体2下端间隔设置有阳极燃料出口通道4、冷却流体出口通道5和阴极燃料出口通道6；所述阳极室的2b两端分别与所述阳极燃料进口通道9和阴极燃料出口通道7贯通，所述冷却板2a的两端分别与所述冷却流体进口通道8和冷却流体出口通道5贯通，所述阴极室2c的两端分别与所述阴极燃料进口通道7和阳极燃料出口通道4贯通。
所述燃料电池反应本体2还包括密封垫片，所述密封垫片设置于所述冷却板2a与所述阳极室2b之间、所述阳极室2b与所述质子交换膜2d之间和所述质子交换膜2d与所述阴极室2c之间。
所述阳极燃料出口通道9、所述冷却流体出口通道5和所述阴极燃料出口通道7均为薄矩形通道，所述箱体3上端设置有上盖1，所述阳极室2b、所述质子交换膜2d和所述阴极室2c的数量相同，所述箱体3上设置有阳极燃料出口、冷却流体出口、阴极燃料出口、阴极燃料进口、冷却流体进口和阳极燃料进口，所述箱体3内部的尺寸大小与所述燃料电池反应本体2的体积大小相匹配，所述燃料电池反应本体与所述箱体3的内壁全面接触。
实施例一
参照图1-5，本实施例涉及一种燃料电池反应装置，在具体使用时；阴极燃料从阴极燃料进口通道7进入阴极室2c(参见图5)，阳极材料从阳极燃料进口通道9进入阳极室2b(参见图3)；充分反应后阴极燃料从阴极燃料出口通道6流出(参见图3)，阳极材料从阳极燃料出口通道4流出(参见图5)；同时冷却流体从冷却流体进口通道8流经冷却板2a，对阴极室2c和阳极室2b冷却后从冷却流体出口通道5流出(参见图4)。
所述燃料电池反应本体2为“冷却板2a—阳极室2b—质子交换膜2d—阴极室2c—冷却板2a—阳极室2b—质子交换膜2d—阴极室2c······”的板式换热器结构；通过薄矩形通道进行热量交换和化学反应，极大地提高了热交换和反应的效率和降低成本投入。
所述阳极室2b、质子交换膜2d、阴极室2c设为n个，冷却板2a设为n+1个，可根据实际需要进行调整，提高燃料电池的灵活性。
为了防止外物进入燃料电池反应本体2的上端，而导致燃料电池反应本体2的正极和负极直接连通而出现短路的情况，所述箱体3上设有用于盖合或打开所述燃料电池反应本体2的上盖1，起到保护燃料电池反应本体2安全的作用。
所述箱体3内部的尺寸大小与所述燃料电池反应本体2的体积大小相匹配，可使燃料电池反应本体2与箱体3的内壁进行全面积接触，实现燃料电池反应本体2与箱体3无缝接触目的，降低装置的抗震性。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种燃料电池反应装置，其特征在于：包括燃料电池反应本体和箱体，所述燃料电池反应本体放置于所述箱体内；所述燃料电池反应本体由冷却板、阳极室、质子交换膜和阴极室依次拼接而成，所述燃料电池反应本体上端间隔设置有阴极燃料进口通道、冷却流体进口通道和阳极燃料进口通道，所述燃料电池反应本体下端间隔设置有阳极燃料出口通道、冷却流体出口通道和阴极燃料出口通道；所述阳极室的两端分别与所述阳极燃料进口通道和阴极燃料出口通道贯通，所述冷却板的两端分别与所述冷却流体进口通道和冷却流体出口通道贯通，所述阴极室的两端分别与所述阴极燃料进口通道和阳极燃料出口通道贯通。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池反应装置，其特征在于：所述燃料电池反应本体还包括密封垫片，所述密封垫片设置于所述冷却板与所述阳极室之间、所述阳极室与所述质子交换膜之间和所述质子交换膜与所述阴极室之间。
3.根据权利要求1所述的一种燃料电池反应装置，其特征在于：所述阳极燃料出口通道、所述冷却流体出口通道和所述阴极燃料出口通道均为薄矩形通道。
4.根据权利要求1所述的一种燃料电池反应装置，其特征在于：所述箱体上端设置有上盖。
5.根据权利要求1所述的一种燃料电池反应装置，其特征在于：所述阳极室、所述质子交换膜和所述阴极室的数量相同。
6.根据权利要求1所述的一种燃料电池反应装置，其特征在于：所述箱体上设置有阳极燃料出口、冷却流体出口、阴极燃料出口、阴极燃料进口、冷却流体进口和阳极燃料进口。
7.根据权利要求1所述的一种燃料电池反应装置，其特征在于：所述箱体内部的尺寸大小与所述燃料电池反应本体的体积大小相匹配，所述燃料电池反应本体与所述箱体的内壁全面接触。
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