CN212625686U

CN212625686U - 电池堆结构及具有其的燃料电池

Info

Publication number: CN212625686U
Application number: CN202021655343.9U
Authority: CN
Inventors: 王阳; 王思偲; 魏宇鸿; 刘智亮
Original assignee: Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Current assignee: Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai
Priority date: 2020-08-10
Filing date: 2020-08-10
Publication date: 2021-02-26
Anticipated expiration: 2030-08-10

Abstract

本实用新型提供了一种电池堆结构及具有其的燃料电池，电池堆结构，包括：电堆本体；气体流通通道，设置在电堆本体上，气体流通通道沿电堆本体的延伸方向延伸；沿气体流通通道的延伸方向，气体流通通道具有相邻设置的第一内壁部和第二内壁部，第一内壁部相对于第二内壁部朝向气体流通通道的中心线方向凸出，以解决现有技术中的燃料电池的电堆中的进气结构气体分配不均匀的问题。

Description

电池堆结构及具有其的燃料电池

技术领域

本实用新型涉及燃料电池领域，具体而言，涉及一种电池堆结构及具有其的燃料电池。

背景技术

质子交换膜燃料电池是一种将化学能直接转化成电能的装置，如图1所示，燃料电池电推一般由端板、绝缘板、集流板、多个双极板与多个膜电极等组件堆叠组成，每个膜电极与相邻的两个双极板组成一个单电池，所有的单电池串联起来构成一个电堆。电堆的工作原理是氢气、氧气通过氢气、氧气进口分别进入电堆内部阳极与阴极，氢气在催化剂的作用下持续反应，失去电子变成氢离子，失去的电子发生定向移动，通过集流板为外部负载提供持续不断地供电。而氢离子穿过质子交换膜与阴极的氧气发生反应，生成热和水。

氢气、氧气反应气体一般通过端板上的阀或接头到达电堆内部，然后气体在进气结构的导引下，进入各个单电池发生化学反应。现有的进气出气结构通常是直型通道，如图2所示，这种进气结构的进气分配不均匀，在电堆堆叠较大时，电堆两端的某个或几个单电池会出现供气不足的情况，发生燃料饥渴现象，使电堆两端的单电池供气不足的情况，如果强行加大电流，甚至会发生反极现象，最终导致电堆烧毁。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种电池堆结构及具有其的燃料电池，以解决现有技术中的燃料电池的电堆中的进气结构气体分配不均匀的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种电池堆结构，包括：电堆本体；气体流通通道，设置在电堆本体上，气体流通通道沿电堆本体的延伸方向延伸；沿气体流通通道的延伸方向，气体流通通道具有相邻设置的第一内壁部和第二内壁部，第一内壁部相对于第二内壁部朝向气体流通通道的中心线方向凸出。

进一步地，气体流通通道包括：第一通道段，第一通道段沿第一预定方向延伸，第一通道段的至少部分内壁面为第一内壁部；第二通道段，与第一通道段连通，第二通道段沿第二预定方向延伸，第二通道段的至少部分内壁面为第二内壁部，第一预定方向和第二预定方向之间具有预定夹角。

进一步地，第一通道段的内壁面和第二通道段的内壁面之间通过过渡面连接，过渡面为曲形面。

进一步地，气体流通通道为沿其气体流动方向延伸的波浪形。

进一步地，气体流通通道还包括第三内壁部，第三内壁部的至少部分内壁面为平面；第三内壁部设置在第一内壁部远离第二内壁部的一侧；或者第三内壁部设置在第二内壁部远离第一内壁部的一侧；或者第三内壁部设置在第一内壁部和第二内壁部之间。

进一步地，气体流通通道还包括第三通道段，电池堆结构还包括：膜电极，第三通道段设置在膜电极的本体上，第一内壁部为第三通道段的至少部分内壁。

进一步地，气体流通通道包括相对设置的第一通道壁和第二通道壁，第一通道壁上设置有第一内壁部和第二内壁部；和/或第二通道壁上设置有第一内壁部和第二内壁部。

进一步地，第一通道壁和第二通道壁上均设置有第一内壁部和第二内壁部；其中，第一通道壁上的第一内壁部与第二通道壁上的第二内壁部相对设置。

进一步地，电池堆结构还包括：第一膜电极，第一膜电极的本体上设置有供气流通过的第一通过孔，第一内壁部为第一通过孔的至少部分孔壁；第二膜电极，沿气体流通通道的延伸方向，第一膜电极与第二膜电极相邻设置，第二膜电极的本体上设置有供气流通过的第二通过孔，第一通过孔与第二通过孔连通，第二内壁部为第二通过孔的至少部分孔壁。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种燃料电池，包括电池堆结构，电池堆结构为上述的电池堆结构。

应用本实用新型的技术方案，电池堆结构，包括电堆本体和设置在电堆本体上的气体流通通道，气体流通通道沿电堆本体的延伸方向延伸；沿气体流通通道的延伸方向，气体流通通道具有相邻设置的第一内壁部和第二内壁部，第一内壁部相对于第二内壁部朝向气体流通通道的中心线方向凸出。这样设置能够通过第一内壁部的结构增大气体流通通道的流通面积，进而使气体充分与电池堆结构中的膜电极等部件进行反应，从而使气体的分配更加均匀，提高电池堆结构的工作效率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了现有技术中的燃料电池的结构示意图；

图2示出了现有技术中燃料电池的气体流通通道的结构示意图；

图3示出了根据本实用新型的电池堆结构的实施例的结构示意图；

图4示出了根据本实用新型的电池堆结构的单元通道的结构示意图；

图5示出了根据本实用新型的电池堆结构的第一实施例的结构示意图；

图6示出了根据本实用新型的电池堆结构的第二实施例的结构示意图；

图7示出了根据本实用新型的电池堆结构的第三实施例的结构示意图；

图8示出了根据本实用新型的电池堆结构的第四实施例的结构示意图；

图9示出了根据本实用新型的电池堆结构的第五实施例的结构示意图；

图10示出了根据本实用新型的电池堆结构的相邻两个膜电极的结构示意图；

图11示出了根据本实用新型的电池堆结构的爆炸图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、电堆本体；2、气体流通通道；21、第一内壁部；22、第二内壁部；23、第一通道段；24、第二通道段；25、第三内壁部；26、第三通道段；27、第一通道壁；28、第二通道壁；30、第一双极板；31、膜电极；32、第二双极板；310、第一膜电极；311、第二膜电极；312、第一通过孔；313、第二通过孔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

本实用新型提供了一种电池堆结构，请参考图3至图11，包括：电堆本体1；气体流通通道2，设置在电堆本体1上，气体流通通道2沿电堆本体1的延伸方向延伸；沿气体流通通道2的延伸方向，气体流通通道2具有相邻设置的第一内壁部21和第二内壁部22，第一内壁部21相对于第二内壁部22朝向气体流通通道2的中心线方向凸出。

根据本实用新型提供的电池堆结构，包括电堆本体1和设置在电堆本体1上的气体流通通道2，气体流通通道2沿电堆本体1的延伸方向延伸；沿气体流通通道2的延伸方向，气体流通通道2具有相邻设置的第一内壁部21和第二内壁部22，第一内壁部21相对于第二内壁部22朝向气体流通通道2的中心线方向凸出。这样设置能够通过第一内壁部21的结构增大气体流通通道2的流通面积，进而使气体充分与电池堆结构中的膜电极等部件进行反应，从而使气体的分配更加均匀，提高电池堆结构的工作效率。

具体地，如图3和图4所示，电池堆结构包括：第一通道段23，第一通道段23沿第一预定方向延伸，第一通道段23的至少部分内壁面为第一内壁部21；第二通道段24，与第一通道段23连通，第二通道段24沿第二预定方向延伸，第二通道段的至少部分内壁面为第二内壁部22，第一预定方向和第二预定方向之间具有预定夹角。

在本实用新型提供的实施例中，第一通道段23的内壁面和第二通道段24的内壁面之间通过过渡面连接，过渡面为曲形面。

如图8所示，优选地，气体流通通道2为沿其气体的流动方向延伸的波浪形。

在本实用新型提供的第一实施例中，如图5所示，气体流通通道2还包括第三内壁部25，第三内壁部25的至少部分内壁面为平面；第三内壁部25设置在第一内壁部21远离第二内壁部22的一侧；或者第三内壁部25设置在第二内壁部22远离第一内壁部21的一侧；或者第三内壁部25设置在第一内壁部21和第二内壁部22之间。优选地，气体流通通道2包括多个通道段，各个通道段均为波浪形，在具体实施时，将波浪形的通道段设置在气体流通通道的两端，两段波浪形的通道段之间通过第三内壁部连接，这样设置能够在气体进入气体流通通道2后，增加两端进气，同时还能保证电堆本体的中部气体均匀。

在本实用新型提供的第二实施例中，如图6所示，气体流通通道2还包括第三通道段26，电池堆结构还包括：膜电极31，第三通道段26设置在膜电极31的本体上，第一内壁部21为第三通道段26的至少部分内壁。这样通过膜电极31对气体流通通道2内的气流进行阻挡，以改变气流的流动方向，降低气流到达底部后折返的可能。

在本实用新型提供的第三实施例中，如图7所示，气体流通通道2包括相对设置的第一通道壁27和第二通道壁28，第一通道壁27上设置有第一内壁部21和第二内壁部22；和/或第二通道壁28上设置有第一内壁部21和第二内壁部22。

在本实用新型提供的第四实施例中，第一通道壁27和第二通道壁28上均设置有第一内壁部21和第二内壁部22；其中，第一通道壁27上的第一内壁部21与第二通道壁28上的第二内壁部22相对设置。

在本实用新型提供的第五实施例中，电池堆结构还包括：第一膜电极310，第一膜电极310的本体上设置有供气流通过的第一通过孔312，第一内壁部21为第一通过孔312的至少部分孔壁；第二膜电极311，沿气体流通通道2的延伸方向，第一膜电极310与第二膜电极311相邻设置，第二膜电极311的本体上设置有供气流通过的第二通过孔313，第一通过孔312与第二通过孔313连通，第二内壁部22为第二通过孔313的至少部分孔壁。上述设置方式增大了气体流通过程中的折角，使气体充分与膜电极等部件进行反应，增大了气流在气体流通通道内的流通速度。

在具体实施的过程中，如图10所示，在膜电极的两端上设置流通开口，图10示出了两个相邻设置的膜电极，通过使流通开口相互错开，以实现气体流通通道2的内壁面的至少部分凸出。多个膜电极依次叠加，以构成气体流通通道2的类似折线形的结构。其中，膜电极的两侧设置有第一双极板30和第二双极板32，第一双极板30和第二双极板32上分别设置有与膜电极上的流通开口连通的通过口，膜电极、第一双极板30和第二双极板32构成一个电堆单元，多个电堆单元依次交错堆叠，以增大气体流通通道2的流通面积。

本实用新型还提供了一种燃料电池，包括电池堆结构，电池堆结构为上述实施例的电池堆结构。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种电池堆结构，其特征在于，包括：

电堆本体(1)；

气体流通通道(2)，设置在所述电堆本体(1)上，所述气体流通通道(2)沿所述电堆本体(1)的延伸方向延伸；

沿所述气体流通通道(2)的延伸方向，所述气体流通通道(2)具有相邻设置的第一内壁部(21)和第二内壁部(22)，所述第一内壁部(21)相对于所述第二内壁部(22)朝向所述气体流通通道(2)的中心线方向凸出。

2.根据权利要求1所述的电池堆结构，其特征在于，所述气体流通通道(2)包括：

第一通道段(23)，所述第一通道段(23)沿第一预定方向延伸，所述第一通道段(23)的至少部分内壁面为所述第一内壁部(21)；

第二通道段(24)，与所述第一通道段(23)连通，所述第二通道段(24)沿第二预定方向延伸，所述第二通道段的至少部分内壁面为所述第二内壁部(22)，所述第一预定方向和所述第二预定方向之间具有预定夹角。

3.根据权利要求2所述的电池堆结构，其特征在于，所述第一通道段(23)的内壁面和所述第二通道段(24)的内壁面之间通过过渡面连接，所述过渡面为曲形面。

4.根据权利要求3所述的电池堆结构，其特征在于，所述气体流通通道(2)为沿其气体流动方向延伸的波浪形。

5.根据权利要求1所述的电池堆结构，其特征在于，所述气体流通通道(2)还包括第三内壁部(25)，所述第三内壁部(25)的至少部分内壁面为平面；

所述第三内壁部(25)设置在所述第一内壁部(21)远离所述第二内壁部(22)的一侧；或者

所述第三内壁部(25)设置在所述第二内壁部(22)远离所述第一内壁部(21)的一侧；或者

所述第三内壁部(25)设置在所述第一内壁部(21)和所述第二内壁部(22)之间。

6.根据权利要求1所述的电池堆结构，其特征在于，所述气体流通通道(2)还包括第三通道段(26)，所述电池堆结构还包括：

膜电极(31)，所述第三通道段(26)设置在所述膜电极(31)的本体上，所述第一内壁部(21)为所述第三通道段(26)的至少部分内壁。

7.根据权利要求1所述的电池堆结构，其特征在于，所述气体流通通道(2)包括相对设置的第一通道壁(27)和第二通道壁(28)，所述第一通道壁(27)上设置有所述第一内壁部(21)和所述第二内壁部(22)；和/或所述第二通道壁(28)上设置有所述第一内壁部(21)和所述第二内壁部(22)。

8.根据权利要求7所述的电池堆结构，其特征在于，所述第一通道壁(27)和所述第二通道壁(28)上均设置有所述第一内壁部(21)和所述第二内壁部(22)；

其中，所述第一通道壁(27)上的第一内壁部(21)与所述第二通道壁(28)上的第二内壁部(22)相对设置。

9.根据权利要求1所述的电池堆结构，其特征在于，所述电池堆结构还包括：

第一膜电极(310)，所述第一膜电极(310)的本体上设置有供气流通过的第一通过孔(312)，所述第一内壁部(21)为所述第一通过孔(312)的至少部分孔壁；

第二膜电极(311)，沿所述气体流通通道(2)的延伸方向，所述第一膜电极(310)与所述第二膜电极(311)相邻设置，所述第二膜电极(311)的本体上设置有供气流通过的第二通过孔(313)，所述第一通过孔(312)与所述第二通过孔(313)连通，所述第二内壁部(22)为所述第二通过孔(313)的至少部分孔壁。

10.一种燃料电池，包括电池堆结构，其特征在于，所述电池堆结构为权利要求1至9中任一项所述的电池堆结构。