CN206834252U - 能够快速冷启动的燃料电池电堆结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及新能源汽车领域，尤其涉及一种燃料电池电堆结构。一种能够快速冷启动的燃料电池电堆结构，包括燃料电池壳体，燃料电池壳体内排列设置有若干个单电池组件，该燃料电池电堆结构还包括有热管组件和电源，燃料电池壳体上开设有若干个与单电池组件一一对应的冷却孔，所述热管组件的冷凝段从冷却孔插装到燃料电池壳体内，热管组件的蒸发段外露在燃料电池壳体外且与电加热装置相连，所述电源电连接电加热装置。本实用新型壳体上预设了与热管配合的冷却孔，组装时直接将热管组件插入到氧流场板与氢流场板之间的位置，可以快速将外部热量导入电堆本体，缩短冷启动时间，无需额外的循环泵，且不会带走膜电极的水分，有利于提高能量利用率。
Description
技术领域
本实用新型涉及新能源汽车领域，尤其涉及一种燃料电池电堆结构。
背景技术
质子交换膜燃料电池PEMFC冷启动成功的关键在于燃料电池堆本体温度是否可以快速上升并维持在0℃以上。基于这一机理，现有的燃料电池冷启动的方法可分为以下几类：（1）增加保温措施，保证燃料电池堆本体温度一直维持在0℃以上；（2）减小电池堆本体的热容量，较小的外部热量即可明显提高电池堆本体的温度；（3）加热冷却介质或气体，通过强制对流的方式加热电堆；（4）瞬时大电流密度氢氧放电，迅速提高燃料电池堆本体温度。
其中方法（3）通过外部电源或机械，如压缩机、泵等加热并驱使冷却介质或气体流动，该方法控制策略简单，应用相对广泛，但换热用的液体本身的流动需要外部提供能量驱动，降低了总体加热装置的热效率，而且加热用的气体通过燃料电池堆的气腔时，会进一步吹干膜电极，影响电池堆输出性能。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够快速冷启动的燃料电池电堆结构，该结构在壳体上预设了与热管配合的冷却孔，组装时直接将热管组件插入到氧流场板与氢流场板之间的位置，可以快速将外部热量导入电堆本体，缩短冷启动时间；此外，热管内的工作液体的循环依靠毛细作用实现，无需额外的循环泵，且不会带走膜电极的水分，有利于提高能量利用率。
本实用新型是这样实现的：一种能够快速冷启动的燃料电池电堆结构，包括燃料电池壳体，所述燃料电池壳体内排列设置有若干个单电池组件，该燃料电池电堆结构还包括有热管组件和电源，所述燃料电池壳体上开设有若干个与单电池组件一一对应的冷却孔，所述热管组件的冷凝段从冷却孔插装到燃料电池壳体内，热管组件的蒸发段外露在燃料电池壳体外且与电加热装置相连，所述电源电连接电加热装置。
所述电加热装置为电加热套，所述电加热套套装在热管组件的蒸发段上。
所述单电池组件包括氧流场板、氢流场板和膜电极，所述热管组件的冷凝段位于氧流场板与氢流场板之间。
所述的热管组件为平板式热管。
所述单电池组件共有三个，顺序排列在燃料电池壳体内。
本实用新型能够快速冷启动的燃料电池电堆结构在壳体上预设了与热管配合的冷却孔，组装时直接将热管组件插入到氧流场板与氢流场板之间的位置，可以快速将外部热量导入电堆本体，缩短冷启动时间；此外，热管内的工作液体的循环依靠毛细作用实现，无需额外的循环泵，且不会带走膜电极的水分，有利于提高能量利用率。
附图说明
图1为本实用新型能够快速冷启动的燃料电池电堆结构的结构示意图。
图中：1燃料电池壳体、2单电池组件、3热管组件、4电源、5冷却孔、6电加热装置、21氧流场板、22氢流场板、23膜电极。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型表述的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
如图1所示，一种能够快速冷启动的燃料电池电堆结构，包括燃料电池壳体1，所述燃料电池壳体1内排列设置有若干个单电池组件2，该燃料电池电堆结构还包括有热管组件3和电源4，所述燃料电池壳体1上开设有若干个与单电池组件2一一对应的冷却孔5，所述热管组件3的冷凝段从冷却孔5插装到燃料电池壳体1内，热管组件3的蒸发段外露在燃料电池壳体1外且与电加热装置6相连，所述电源4电连接电加热装置6；在本实施例中，作为优选，所述单电池组件2共有三个，顺序排列在燃料电池壳体1内。
在本实用新型中，所述单电池组件2包括氧流场板21、氢流场板22和膜电极23，对热管组件3的位置进行布置时，考虑到实际的需求，所述热管组件3的冷凝段位于氧流场板21与氢流场板22之间。
在工作时，当燃料电池温度低于零摄氏度下，电源4通电使电加热装置6对给热管组件3的蒸发段加热，蒸发段内部的工作液体蒸发，蒸汽通过热管中间通道流向冷凝段，冷凝段处于氧流场板21和氢流场板22之间，蒸汽在冷凝段与氧流场板21和氢流场板22换热后发生液化，过程释放出的热量会加热整个电堆直至成功实现冷启动，工作液体再沿热管组件3内的细孔靠毛细作用流回蒸发端，如此循环不止。
在本实施例中，为了保证对热管组件3蒸发段的加热效率，降低损耗，所述电加热装置6为电加热套，所述电加热套套装在热管组件3的蒸发段上。
为了与氧流场板21、氢流场板22的形状相配合，提高换热效率，所述的热管组件3为平板式热管。
Claims (5)
1.一种能够快速冷启动的燃料电池电堆结构，包括燃料电池壳体(1)，所述燃料电池壳体(1)内排列设置有若干个单电池组件(2)，其特征是：该燃料电池电堆结构还包括有热管组件(3)和电源(4)，所述燃料电池壳体(1)上开设有若干个与单电池组件(2)一一对应的冷却孔(5)，所述热管组件(3)的冷凝段从冷却孔(5)插装到燃料电池壳体(1)内，热管组件(3)的蒸发段外露在燃料电池壳体(1)外且与电加热装置(6)相连，所述电源(4)电连接电加热装置(6)。
2.如权利要求1所述的能够快速冷启动的燃料电池电堆结构，其特征是：所述电加热装置(6)为电加热套，所述电加热套套装在热管组件(3)的蒸发段上。
3.如权利要求1或2所述的能够快速冷启动的燃料电池电堆结构，其特征是：所述单电池组件(2)包括氧流场板(21)、氢流场板(22)和膜电极(23)，所述热管组件(3)的冷凝段位于氧流场板(21)与氢流场板(22)之间。
4.如权利要求3所述的能够快速冷启动的燃料电池电堆结构，其特征是：所述的热管组件(3)为平板式热管。
5.如权利要求3所述的能够快速冷启动的燃料电池电堆结构，其特征是：所述单电池组件(2)共有三个，顺序排列在燃料电池壳体(1)内。
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|---|---|---|---|---|
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| CN109786785A (zh) * | 2019-01-04 | 2019-05-21 | 潮州三环（集团）股份有限公司 | 一种平板式固体氧化物燃料电池电堆 |
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