CN214176075U - 一种燃料电池用增湿器石墨隔板 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及燃料电池技术领域，一种燃料电池用增湿器石墨隔板，其主体为石墨板材制成的矩形板材，该矩形板材的四个边角处具有气流通孔，四个边角处具有气流通孔，矩形板材正面具有由导气条组成的干气流通区，矩形板材的正面具有凸起的内密封圈，该内密封圈将第一干气流通孔、第二干气流通孔、以及干气流通区围合在内密封圈内部区域；矩形板材背面具有由导气条组成的湿气流通区，矩形板材的背面具有凸起的内密封圈，该内密封圈将第一湿气流通孔、第二湿气流通孔、以及湿气流通区围合在内密封圈内部区域；矩形板材两侧表面的边缘处具有外密封圈。本隔板进/出口压降相同的情况下，可以显著提高增湿效率，与金属材料相比重量轻，成本较低。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃料电池技术领域，一种燃料电池用增湿器石墨隔板。
背景技术
根据电解质的不同，目前常用的燃料电池有：聚合物电解质膜燃料电池、磷酸盐燃料电池、碱性燃料电池、固体氧化物燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池。其中质子交换膜燃料电池(Proton exchange membrane fuel cell)是聚合物电解质膜燃料电池中的一种，因其能量密度高、启动速度快、工作寿命长等优点，很适合应用于运输工具，因此目前大多数汽车公司开发的燃料电池也都着重于质子交换膜燃料电池。
目前,质子交换膜燃料电池中所用的质子交换膜,在电池运行过程中需要有水分子存在,因为只有水化的质子才可以自由的穿透质子交换膜,从膜电极阳极到达电极阴极参加电化学反应,如果燃料电池缺水,将导致质子无法穿过质子交换膜,电极内阻急剧增加,电池性能急剧下降,为了使质子交换膜保持使质子从膜电极阳极到达电极阴极的传输能力,需要对质子交换膜增湿,增湿不足,质子交换膜传输能力差,影响电池性能。因此，对质子交换膜增湿是质子交换膜燃料电池的关键技术。
现有专利提出的增湿器隔板不利于批量化生产，结构复杂，生产工艺难控制。
实用新型内容
为实现解决上述问题，本实用新型提出一种燃料电池用增湿器石墨隔板，该隔板进/出口压降相同的情况下，可以显著提高增湿效率，与金属材料相比重量轻，成本较低，且加工方便。
为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是：
一种燃料电池用增湿器石墨隔板，包括由石墨板材制成的矩形板材，该矩形板材的四个边角处具有气流通孔，其中一组对角位置的气流通孔为第一干气流通孔和第二干气流通孔，另外一组对角位置的气流通孔为第一湿气流通孔和第二湿气流通孔，所述矩形板材正面具有由导气条组成的干气流通区，矩形板材的正面具有凸起的内密封圈，该内密封圈将第一干气流通孔、第二干气流通孔、以及干气流通区围合在内密封圈内部区域；矩形板材背面具有由导气条组成的湿气流通区，矩形板材的背面具有凸起的内密封圈，该内密封圈将第一湿气流通孔、第二湿气流通孔、以及湿气流通区围合在内密封圈内部区域；
所述矩形板材两侧表面的边缘处具有外密封圈。
作为优选的，所述矩形板材正面位于第一湿气流通孔和第二湿气流通孔边缘处具有凸起的湿气流通孔密封圈；所述矩形板材背面位于第一干气流通孔和第二干气流通孔边缘处具有凸起的湿气流通孔密封圈。
作为优选的，所述矩形板材正面中，湿气流通孔密封圈、内密封圈、外密封圈之间围合的区域之间为密封垫安装槽。
作为优选的，所述矩形板材背面中，干气流通孔密封圈、内密封圈、外密封圈之间围合的区域之间为密封垫安装槽。
作为优选的，所述干气流通区包括第一分流区、直流区和第二分流区，其中直流区位于第一干气流通孔和第二干气流通孔之间，直流区由若干个平行于第一干气流通孔所在边角和第二干气流通孔所在边角对角线方向延伸的导气条组成，所述第一分流区两端分别对接第一干气流通孔和直流区的一端，所述第二分流区两端分别对接第二干气流通孔和直流区的另一端。
作为优选的，所述湿气流通区包括第一分流区、直流区和第二分流区，其中直流区位于第一湿气流通孔和第二湿气流通孔之间，直流区由若干个平行于第一湿气流通孔所在边角和第二湿气流通孔所在边角对角线方向延伸的导气条组成，所述第一分流区两端分别对接第一湿气流通孔和直流区的一端，所述第二分流区两端分别对接第二湿气流通孔和直流区的另一端。
作为优选的，所述直流区为等六边形。
作为优选的，所述直流区与内密封圈之间的区域具有辅助分流区，该辅助分流区由若干点阵式排列的圆柱状凸起形成。
本实用新型的有益效果是：
本隔板采用石墨材料加工制成，工艺简单成熟，更加利于生产，更加便于管理控制，与金属材料相比重量轻，成本较低。
本隔板两侧表面分别作为干气和湿气的流动通道，在板材四个边角处分别开设第一干气流通孔、第二干气流通孔、第一湿气流通孔和第二湿气流通孔，其中第一干气流通孔和第二干气流通孔中的一个作为干气入口，另一个作为干气出口，类似的，第一湿气流通孔和第二湿气流通孔中的一个作为湿气入口，另一个作为湿气出口，可平衡干气/湿气进出口的气压，干气/湿气进出口压降相同的情况下，可以显著提高增湿效率。
本隔板的内密封圈、外密封圈、气流通孔密封圈之间形成密封垫安装槽，通过多重密封的方式，避免气体泄漏。
附图说明
图1为本实用新型燃料电池用增湿器石墨隔板正面结构示意图。
图2为本实用新型燃料电池用增湿器石墨隔板密封垫安装槽位置示意图。
图3为本实用新型燃料电池用增湿器石墨隔板背面结构示意图。
附图标记包括：
1-第一干气流通孔，2-第二干气流通孔，3-第一湿气流通孔，4-第二湿气流通孔，5-密封垫安装槽，6-第一分流区，7-直流区，8-第二分流区，9- 辅助分流区，10-内密封圈，11-外密封圈。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行详细的描述。
如图1、图2所示，本实施例提出的一种燃料电池用增湿器石墨隔板，包括由石墨板材制成的矩形板材，该矩形板材的四个边角处具有气流通孔，其中一组对角位置的气流通孔为第一干气流通孔1和第二干气流通孔2，另外一组对角位置的气流通孔为第一湿气流通孔3和第二湿气流通孔4，矩形板材正面具有由导气条组成的干气流通区，矩形板材的正面具有凸起的内密封圈10，该内密封圈10将第一干气流通孔1、第二干气流通孔2、以及干气流通区围合在内密封圈10内部区域；矩形板材背面具有由导气条组成的湿气流通区，矩形板材的背面具有凸起的内密封圈10，该内密封圈10将第一湿气流通孔3、第二湿气流通孔4、以及湿气流通区围合在内密封圈10内部区域；矩形板材两侧表面的边缘处具有外密封圈11。
矩形板材正面位于第一湿气流通孔3和第二湿气流通孔4边缘处具有凸起的湿气流通孔密封圈；矩形板材背面位于第一干气流通孔1和第二干气流通孔2边缘处具有凸起的湿气流通孔密封圈。
矩形板材正面中，湿气流通孔密封圈、内密封圈10、外密封圈11之间围合的区域之间为密封垫安装槽5。矩形板材背面中，干气流通孔密封圈、内密封圈10、外密封圈11之间围合的区域之间为密封垫安装槽5。
干气流通区包括第一分流区6、直流区7和第二分流区8，其中直流区7 位于第一干气流通孔1和第二干气流通孔2之间，直流区7由若干个平行于第一干气流通孔1所在边角和第二干气流通孔2所在边角对角线方向延伸的导气条组成，第一分流区6两端分别对接第一干气流通孔1和直流区7的一端，第二分流区8两端分别对接第二干气流通孔2和直流区7的另一端。
湿气流通区包括第一分流区6、直流区7和第二分流区8，其中直流区7 位于第一湿气流通孔3和第二湿气流通孔4之间，直流区7由若干个平行于第一湿气流通孔3所在边角和第二湿气流通孔4所在边角对角线方向延伸的导气条组成，第一分流区6两端分别对接第一湿气流通孔3和直流区7的一端，第二分流区8两端分别对接第二湿气流通孔4和直流区7的另一端。
直流区7为等六边形。直流区7与内密封圈10之间的区域具有辅助分流区9，该辅助分流区9由若干点阵式排列的圆柱状凸起形成。
具体的，以矩形板材的正面为例，第一干气流通孔1和第二干气流通孔2均为边角处圆弧状的正方形孔，矩形板材也为正方形。第一干气流通孔1 作为干气入口、第二干气流通孔2作为干气出口为例，在矩形板材正面贴附其他功能板材后，干气由第一干气流通孔1进入到第一分流区6，然后经过直流区7和二分流区，最终由第二干气流通孔2排出。部分干气进入到辅助分流区9后，因第一干气流通孔1和第二干气流通孔2之间气体压力差，辅助分流区9的干气也会向第二干气流通孔2方向流动。
如图3所示，矩形板材的背面结构与矩形板材的正面结构大体结构一致，矩形板材的背面结构与矩形板材的正面结构旋转对称，矩形板材正面干气的流动方向和背面湿气的流动方向在矩形板材上的投影大体上交叉，矩形板材的背面结构、以及湿气的流动方向不再赘述。
以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本实用新型的构思，均属于本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种燃料电池用增湿器石墨隔板，其特征在于：包括由石墨板材制成的矩形板材，该矩形板材的四个边角处具有气流通孔，其中一组对角位置的气流通孔为第一干气流通孔和第二干气流通孔，另外一组对角位置的气流通孔为第一湿气流通孔和第二湿气流通孔，所述矩形板材正面具有由导气条组成的干气流通区，矩形板材的正面具有凸起的内密封圈，该内密封圈将第一干气流通孔、第二干气流通孔、以及干气流通区围合在内密封圈内部区域；矩形板材背面具有由导气条组成的湿气流通区，矩形板材的背面具有凸起的内密封圈，该内密封圈将第一湿气流通孔、第二湿气流通孔、以及湿气流通区围合在内密封圈内部区域；
所述矩形板材两侧表面的边缘处具有外密封圈。
2.根据权利要求1所述的燃料电池用增湿器石墨隔板，其特征在于：所述矩形板材正面位于第一湿气流通孔和第二湿气流通孔边缘处具有凸起的湿气流通孔密封圈；所述矩形板材背面位于第一干气流通孔和第二干气流通孔边缘处具有凸起的湿气流通孔密封圈。
3.根据权利要求2所述的燃料电池用增湿器石墨隔板，其特征在于：所述矩形板材正面中，湿气流通孔密封圈、内密封圈、外密封圈之间围合的区域之间为密封垫安装槽。
4.根据权利要求2所述的燃料电池用增湿器石墨隔板，其特征在于：所述矩形板材背面中，干气流通孔密封圈、内密封圈、外密封圈之间围合的区域之间为密封垫安装槽。
5.根据权利要求1所述的燃料电池用增湿器石墨隔板，其特征在于：所述干气流通区包括第一分流区、直流区和第二分流区，其中直流区位于第一干气流通孔和第二干气流通孔之间，直流区由若干个平行于第一干气流通孔所在边角和第二干气流通孔所在边角对角线方向延伸的导气条组成，所述第一分流区两端分别对接第一干气流通孔和直流区的一端，所述第二分流区两端分别对接第二干气流通孔和直流区的另一端。
6.根据权利要求1所述的燃料电池用增湿器石墨隔板，其特征在于：所述湿气流通区包括第一分流区、直流区和第二分流区，其中直流区位于第一湿气流通孔和第二湿气流通孔之间，直流区由若干个平行于第一湿气流通孔所在边角和第二湿气流通孔所在边角对角线方向延伸的导气条组成，所述第一分流区两端分别对接第一湿气流通孔和直流区的一端，所述第二分流区两端分别对接第二湿气流通孔和直流区的另一端。
7.根据权利要求5或6所述的燃料电池用增湿器石墨隔板，其特征在于：所述直流区为等六边形。
8.根据权利要求5或6所述的燃料电池用增湿器石墨隔板，其特征在于：所述直流区与内密封圈之间的区域具有辅助分流区，该辅助分流区由若干点阵式排列的圆柱状凸起形成。
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