CN210805928U - 燃料单电池装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种燃料单电池装置，包括：阳极流场板，所述阳极流场板具有燃料气流道；阴极流场板，所述阴极流场板具有空气流道；膜电极组件，所述膜电极组件夹设在所述阳极流场板和所述阴极流场板之间；其中，所述阳极流场板和所述阴极流场板中的至少一个具有冷却流道，所述冷却流道与外界连通。根据本实用新型实施例的燃料单电池装置，通过在阳极流场板或阴极流场板上设置冷却流道，模拟电堆中的气流分布和阻力情况，燃料单电池装置可以通过冷却流道进行散热，实现对膜电极组件在电堆中工作环境的真实模拟，能够更准确的反映单片膜电极组件在实际应用过程中出现的问题，为燃料单电池的开发提供可靠的指导。

Description

燃料单电池装置

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体而言，涉及一种燃料单电池装置。

背景技术

随着目前环境和资源问题日益严峻，能源的可持续发展显得尤为重要，燃料电池能将燃料中的化学能不经燃烧转化为电能，转化效率高，排放污染小，其中，氢燃料电池依靠氢气和氧气反应，将化学能转化为电能，生产的产物为水，运用范围广。

现有技术中氢燃料电池的研究主要针对空冷型电堆，但是为了更好的研究其性能，需要对单片膜电极进行准确分析，由于电堆中存在多个流场板，而单电池夹具中只存在一个流场板，所以单电池在空气气流的分布和气流阻力上与电堆存在明显的差异，采用传统的装置对单片膜电极进行测试研究准确性较低，影响膜电极的开发，存在改进的空间。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种燃料单电池装置，所示燃料单电池装置模拟更真实，反映更准确。

根据本实用新型实施例的燃料单电池装置，包括：阳极流场板，所述阳极流场板具有燃料气流道；阴极流场板，所述阴极流场板具有空气流道；膜电极组件，所述膜电极组件夹设在所述阳极流场板和所述阴极流场板之间；其中，所述阳极流场板和所述阴极流场板中的至少一个具有冷却流道，所述冷却流道与外界连通。

根据本实用新型实施例的燃料单电池装置，通过在阳极流场板或阴极流场板上设置冷却流道，模拟电堆中的气流分布和阻力情况，燃料单电池装置可以通过冷却流道进行散热，实现对膜电极组件在电堆中工作环境的真实模拟，能够更准确的反映单片膜电极组件在实际应用过程中出现的问题，为燃料单电池的开发提供可靠的指导。

根据本实用新型实施例的燃料单电池装置，所述冷却流道包括第一冷却流道，所述阴极流场板具有多个间隔布置的所述第一冷却流道，每个所述第一冷却流道的延伸方向与所述空气流道的延伸方向相同。

根据本实用新型实施例的燃料单电池装置，所述冷却流道包括第二冷却流道，所述阳极流场板具有多个间隔布置的所述第二冷却流道，每个所述第二冷却流道的延伸方向与所述燃料气流道的至少一部分的延伸方向垂直。

根据本实用新型实施例的燃料单电池装置，还包括：散热风扇，所述散热风扇设于所述阳极流场板和/或所述阴极流场板的一侧，所述散热风扇的出风方向与所述冷却流道的延伸方向平行。

具体地，所述冷却流道沿竖直方向延伸。

进一步地，还包括：过滤件，所述过滤件设于所述阴极流场板的一侧且位于所述散热风扇与所述阴极流场板之间。

具体地，所述过滤件所在的平面垂直于所述冷却流道的延伸方向。

根据本实用新型实施例的燃料单电池装置，所述阴极流场板的朝向所述膜电极组件的一侧表面冲压形成有所述空气流道，且所述空气流道为沿竖直方向延伸的直通道。

根据本实用新型实施例的燃料单电池装置，所述阳极流场板的朝向所述膜电极组件的一侧表面冲压形成有所述燃料气流道，且所述燃料气流道形成S型流道，所述S型流道的一端为燃料进口，另一端为燃料出口。

根据本实用新型实施例的燃料单电池装置，还包括：两个集流板，所述阳极流场板和所述阴极流场板夹设在两个所述集流板之间。

根据本实用新型实施例的燃料单电池装置，还包括：两个盖板，所述阳极流场板和所述阴极流场板夹设在两个所述盖板之间以实现固定。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型一个实施例的燃料单电池装置的分解图；

图2是根据本实用新型实施例的阳极流场板的结构示意图；

图3是根据本实用新型实施例的阴极流场板的结构示意图；

图4是根据本实用新型一个实施例的燃料单电池装置的装配示意图。

附图标记：

燃料单电池装置100，

阳极流场板10，燃料气流道11，燃料进口111，燃料出口112，第二冷却流道12，阴极流场板20，空气流道21，第一冷却流道22，

膜电极组件30，散热风扇40，过滤件50，集流板60，盖板70。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面参考图1-图4描述根据本实用新型实施例的燃料单电池装置100。

如图1-图3所示，根据本实用新型一个实施例的燃料单电池装置100包括：阳极流场板10、阴极流场板20和膜电极组件30。阳极流场板10具有燃料气流道11，阴极流场板20具有空气流道21，膜电极组件30夹设在阳极流场板10和阴极流场板20之间，膜电极组件30对阴极、阳极起到催化作用，使位于膜电极组件30两侧的燃料和空气中的氧气发生电化学反应，产生电能。

其中，阳极流场板10和阴极流场板20中的至少一个具有冷却流道，也就是说，冷却流动可以位于阳极流场板10上，也可以位于阴极流场板20上，还可以在阳极流场板10和阴极流场板20上均设有冷却流动，冷却流道与外界连通，由此使得单片膜电极组件30周围可以具有较多的气流通过，从而可以模拟出电堆中的气流分布和阻力情况。

根据实用新型实施例的燃料单电池装置100，通过在阳极流场板10或阴极流场板20上设置冷却流道，模拟电堆中的气流分布和阻力情况，燃料单电池装置100可以通过冷却流道进行散热，实现对膜电极组件30在电堆中工作环境的真实模拟，能够更准确的反映单片膜电极组件30在实际应用过程中出现的问题，为燃料单电池的开发提供可靠的指导。

根据本实用新型的一个实施例，冷却流道包括第一冷却流道22，阴极流场板20具有多个间隔布置的第一冷却流道22，每个第一冷却流道22的延伸方向与空气流道21的延伸方向相同，由此，外界可以从第一冷却流道22和空气流道21的同一侧进入阴极流场板20，以对阴极流场板20进行散热，同时更准确地模拟出电堆中气流分布和阻力情况，提高测试结果的准确性。

在一些示例中，空气流道21为沿竖直方向(如图1和图3所示的上下方向)延伸的直通道，第一冷却流道22同样沿竖直方向延伸，且第一冷却流道22成多排多列的排布形式，在阴极流场板20的宽度方向(如图1所示的左右方向)上、第一冷却流道22均包括间隔布置的多个，在阴极流场板20的厚度方向(如图1所示的前后方向)上，第一冷却流道22均包括间隔布置的多个，由此使得阴极流场板20的气流分布情况可以等同于电堆中气流分布的情况，提高对膜电极组件30测试的准确性。

在进一步地示例中，在对单片膜电极组件30进行测试时，为了进一步提高测试结果的准确性，可以增大阴极流场板20的厚度，使得阴极流场板20的厚度近似于半个电堆的厚度，这里所指的电堆为该膜电极组件30在实际应用时的电堆，由此可以更准确地模拟出电堆中的阻力情况，实现对测试结果准确性的提高。

根据本实用新型的一个实施例，冷却流道包括第二冷却流道12，阳极流场板10具有多个间隔布置的第二冷却流道12，每个第二冷却流道12的延伸方向与燃料气流道11的至少一部分的延伸方向垂直，由此可以对阳极流场板10进行散热降温，通过将第二冷却流道12垂直于燃料气流道11布置，使得该阳极流场板10可以模拟出电堆中与该膜电极组件相邻的另一个膜电极组件的阴极流场板内的气流分布，以对膜电极组件30在电堆中的工作环境进行模拟。

在一些示例中，第二冷却流道12沿竖直方向延伸，且第二冷却流道12成多排多列的排布形式，在阳极流场板10的宽度方向(如图1所示的左右方向)上、第二冷却流道12均包括间隔布置的多个，在阳极流场板10的厚度方向(如图1所示的前后方向)上，第二冷却流道12均包括间隔布置的多个，由此使得阳极流场板10的气流分布情况可以等同于电堆中气流分布的情况，提高对膜电极组件30测试的准确性。

在进一步地示例中，在对单片膜电极组件30进行测试时，为了进一步提高测试结果的准确性，可以增大阳极流场板10的厚度，使得阳极流场板10的厚度近似于半个电堆的厚度，这里所指的电堆为该膜电极组件30在实际应用时的电堆，由此可以更准确地模拟出电堆中的阻力情况，实现对测试结果准确性的提高。

如图4所示，根据本实用新型的一个实施例，燃料单电池装置100还包括散热风扇40，散热风扇40设置在阳极流场板10和阴极流场板20的一侧，在阳极流场板10的厚度方向上，阳极流场板10和阴极流场板20相对布置，散热风扇40的出风方向可以覆盖阳极流场板10的端面，也可以覆盖阴极流场板20的端面。

其中，第一冷却流道22和第二冷却流道12均沿竖直方向延伸，散热风扇40的出风方向与冷却流道的延伸方向平行，由此便于散热风扇40吹出的气流直接沿冷却流道流至阳极流场板10和阴极流场板20内，从而加快气流的流道，提高散热效果，实现对电堆中气流的准确模拟。

如图4所示，在一些示例中，燃料单电池装置100还包括过滤件50，过滤件50设置在阴极流场板20的一侧，且过滤件50位于散热风扇40与阴极流场板20之间，过滤件50可以对气流进行分散，使散热风扇40流出的气流分散后进入冷却流道内，提高每个冷却流道内气流的均匀性。

在一些具体的示例中，过滤件50所在的平面垂直于冷却流道的延伸方向，也就是说，过滤件50垂直于散热风扇40的出风方向，由此可以使散热风扇40提供的空气气流分布地更加均匀，提高对膜电极组件30的测试的准确性。

根据本实用新型的一个实施例，阴极流场板20的朝向膜电极组件30的一侧表面冲压形成空气流道21，也可以说，空气流道21通过阴极流场板20与膜电极组件30共同限定出，空气流道21为沿竖直方向延伸的直通道，散热风扇40位于空气流道21的一端，由此便于散热风扇40提供的空气气流及时流入空气流道21供电解使用；且第一冷却流道22同样沿竖直方向延伸，从而散热风扇40既可以对阴极流场板20提供氧气，也可以提高冷却气流进行散热，提高对膜电极组件30测试的准确性。

如图1和图4所示，根据本实用新型的一个实施例，阳极流场板10的朝向膜电极组件30的一侧表面冲压形成有燃料气流道11，也可以说，燃料气流道11通过阳极流场板10与膜电极组件30共同限定出，燃料气流道11形成S型流道，即燃料气流道11形成迂回曲折的流道形状，其中，S型流道的一端为燃料进口111，另一端为燃料出口112。

根据本实用新型的一个实施例，燃料单电池装置100还包括两个集流板60，阳极流场板10和阴极流场板20夹设在两个集流板60之间，通过设置两个集流板60，可以将阳极流场板10和阴极流场板20上的电流汇集起来，以便于进行测试研究。

根据本实用新型的一个实施例，燃料单电池装置100还包括两个盖板70，阳极流场板10和阴极流场板20夹设在两个盖板70之间，以实现固定，燃料单电池装置100通过螺栓将两个盖板70加紧固定，盖板70可以对夹紧的压力进行分散，以避免压力直接作用在阳极流场板10和阴极流场板20上，而压坏阳极流场板10或阴极流场板20。

燃料单电池装置100还具有绝缘垫片(图中未示出)，绝缘垫片位于盖板70和集流板60之间，也就是说沿从后向前的方向，燃料单电池装置100依次布置有盖板70、绝缘垫片、集流板60、阳极流场板10、膜电极组件30、阴极流场板20、集流板60、绝缘垫片和盖板70，绝缘垫片用于将流场板、集流板60与盖板70之间进行绝缘处理，散热风扇40和过滤件50位于阴极流场板20的一端，且散热风扇40的出风面积以及过滤件50覆盖阴极流场板20的端面和阳极流场板10的端面。

根据本实用新型实施例的燃料单电池装置100，通过增加过滤件50能够使散热风扇提供的空气气流均匀分布；通过改变阴极流场板20和阳极流场板10的厚度，并增设贯通的冷却流道，增大散热面积，有利于散热，且模拟出电堆中的气流分布和阻力情况，模拟单片膜电极组件30在电堆中的工作环境，能够更准确的反映单片膜电极组件30在实际应用过程中出现的问题，为燃料单电池的开发提供可靠的指导。

根据本实用新型实施例的燃料单电池装置100的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或表示第一特征水平高度高于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (11)

1.一种燃料单电池装置，其特征在于，包括：

阳极流场板，所述阳极流场板具有燃料气流道；

阴极流场板，所述阴极流场板具有空气流道；

膜电极组件，所述膜电极组件夹设在所述阳极流场板和所述阴极流场板之间；

其中，所述阳极流场板和所述阴极流场板中的至少一个具有冷却流道，所述冷却流道与外界连通。

2.根据权利要求1所述的燃料单电池装置，其特征在于，所述冷却流道包括第一冷却流道，所述阴极流场板具有多个间隔布置的所述第一冷却流道，每个所述第一冷却流道的延伸方向与所述空气流道的延伸方向相同。

3.根据权利要求1所述的燃料单电池装置，其特征在于，所述冷却流道包括第二冷却流道，所述阳极流场板具有多个间隔布置的所述第二冷却流道，每个所述第二冷却流道的延伸方向与所述燃料气流道的至少一部分的延伸方向垂直。

4.根据权利要求1所述的燃料单电池装置，其特征在于，还包括：

散热风扇，所述散热风扇设于所述阳极流场板和/或所述阴极流场板的一侧，所述散热风扇的出风方向与所述冷却流道的延伸方向平行。

5.根据权利要求4所述的燃料单电池装置，其特征在于，所述冷却流道沿竖直方向延伸。

6.根据权利要求4所述的燃料单电池装置，其特征在于，还包括：过滤件，所述过滤件设于所述阴极流场板的一侧且位于所述散热风扇与所述阴极流场板之间。

7.根据权利要求6所述的燃料单电池装置，其特征在于，所述过滤件所在的平面垂直于所述冷却流道的延伸方向。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的燃料单电池装置，其特征在于，所述阴极流场板的朝向所述膜电极组件的一侧表面冲压形成有所述空气流道，且所述空气流道为沿竖直方向延伸的直通道。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的燃料单电池装置，其特征在于，所述阳极流场板的朝向所述膜电极组件的一侧表面冲压形成有所述燃料气流道，且所述燃料气流道形成S型流道，所述S型流道的一端为燃料进口，另一端为燃料出口。

10.根据权利要求1-7中任一项所述的燃料单电池装置，其特征在于，还包括：两个集流板，所述阳极流场板和所述阴极流场板夹设在两个所述集流板之间。

11.根据权利要求1-7中任一项所述的燃料单电池装置，其特征在于，还包括：两个盖板，所述阳极流场板和所述阴极流场板夹设在两个所述盖板之间以实现固定。

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