CN214848718U - 一种双流道燃料电池电堆 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种双流道燃料电池电堆，通过设置阴极内隔板和阳极内隔板，将电堆的流道分隔成两个相互独立的流道，同时保证各组电池的串联关系，分隔后每个流道的纵向长度均短于分隔前流道的纵向长度，因此能够保证各个单电池效率的一致性，进而提升整堆性能；而增加阴极内隔板和阳极内隔板相较于多个电堆的串联结构，其体积和质量的增加几乎可以忽略不计，因此能够避免整体功率密度大幅下降。

Description

一种双流道燃料电池电堆

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种双流道燃料电池电堆。

背景技术

随着质子交换膜燃料电池技术的日渐成熟，其应用场合从原来的小功率场景越来越趋向于重卡、牵引车等大功率场景。由于车辆空间的限制，对电池本身的体积、质量功率密度也提出了越来越高的要求。

现有技术中，针对大功率电堆的需求一般通过以下两种结构满足：

一、通过增加单电池组的数量来增加单个电堆的功率；

二、在同一装置中通过串联多个电堆以提高整体功率。

但是这两种结构都存在一定的缺点：

对于结构一，在单个电堆中放置数量过多的单电池组会导致电堆纵向过长，使得远离流体进口和靠近流体进口处的单电池内反应流体分布不均，会导致每个单电池组的反应状态不均一，进而影响整个电堆的整体效率；

对于结构二，在同一装置中放置多个电堆，一方面，会增加整个系统的复杂程度；另一方面，每多增加一个电堆就会增加一套端板、集流板、绝缘板等辅助零部件，这些零部件的存在不会贡献任何功率但其本身的质量和体积会增大功率密度基数，并导致整体功率密度下降。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种双流道燃料电池电堆，能够提高各个单电池效率的一致性，进而提升整堆性能。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种双流道燃料电池电堆，包括沿第一方向依次层叠的阳极组件、电池组件、阴极组件，所述电池组件包括沿所述第一方向依次层叠的多组电池，所述燃料电池电堆还包括沿所述第一方向层叠的设于所述阳极组件和所述阴极组件之间的阴极内隔板和阳极内隔板；

所述电池组件包括设于所述阳极组件和所述阴极内隔板之间的第一电池组、设于所述阳极内隔板和所述阴极组件之间的第二电池组；

所述第一电池组中的每组所述电池上均开设有第一进料流道孔和第一出料流道孔，多个所述第一进料流道孔和多个所述第一出料流道孔分别沿所述第一方向层叠形成第一进料流道和第一出料流道；

所述燃料电池电堆还包括开设于所述阳极组件上的且分别与所述第一进料流道和所述第一出料流道连通的第一入口和第一出口、开设于所述阴极内隔板上的且用于连通所述第一进料流道和所述第一出料流道的第一连接槽；

所述第二电池组中的每组所述电池上均开设有第二进料流道孔和第二出料流道孔，多个所述第二进料流道孔和多个所述第二出料流道孔分别沿所述第一方向层叠形成第二进料流道和第二出料流道；

所述燃料电池电堆还包括开设于所述阴极组件上的且分别与所述第二进料流道和所述第二出料流道连通的第二入口和第二出口、开设于所述阳极内隔板上的且用于连通所述第二进料流道和所述第二出料流道的第二连接槽。

优选地，所述阳极组件包括沿第一方向依次层叠的阳极外端板、阳极绝缘板、阳极集流板、阳极内端板，其中，所述阳极内端板靠近所述阴极内隔板设置。

优选地，所述阴极组件包括沿第一方向依次层叠的阴极内端板、阴极集流板、阴极绝缘板、阴极外端板，其中，所述阴极内端板靠近所述阳极内隔板设置。

优选地，所述电池包括沿所述第一方向依次层叠的双极板、膜电极和密封板。

优选地，在所述第一电池组中，所述第一进料流道孔和所述第一出料流道孔分别位于所述电池的两侧；在所述第二电池组中，所述第二进料流道孔和所述第二出料流道孔分别位于所述电池的两侧。

更优选地，所述第一进料流道和所述第二进料流道具有相同的第一中心线，所述第一出料流道和所述第二出料流道具有相同的第二中心线。

优选地，所述第一入口、所述第一进料流道、所述第一连接槽、所述第一出料流道、所述第一出口依次连通并组成第一流道；所述第二入口、所述第二进料流道、所述第二连接槽、所述第二出料流道、所述第二出口依次连通并组成第二流道；所述阴极内隔板和所述阳极内隔板用于相互配合的隔开所述第一流道和所述第二流道。

优选地，所述第一电池组中所述电池的组数和所述第二电池组中所述电池的组数相同。

由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：本实用新型一种双流道燃料电池电堆，通过设置阴极内隔板和阳极内隔板，将电堆的流道分隔成两个相互独立的流道，同时保证各组电池的串联关系，分隔后每个流道的纵向长度均短于分隔前流道的纵向长度，因此能够保证各个单电池效率的一致性，进而提升整堆性能；而增加阴极内隔板和阳极内隔板相较于多个电堆的串联结构，其体积和质量的增加几乎可以忽略不计，因此能够避免整体功率密度大幅下降。

附图说明

附图1为根据本实用新型具体实施例的双流道燃料电池电堆的结构示意图。

其中：1、电池组件；2、阳极组件；21、阳极外端板；22、阳极绝缘板；23、阳极集流板；24、阳极内端板；3、阴极组件；31、阴极内端板；32、阴极集流板；33、阴极绝缘板；34、阴极外端板；4、阴极内隔板；5、阳极内隔板；6、第一进料流道；7、第一出料流道；8、第一连接槽；9、第二进料流道；10、第二出料流道；11、第二连接槽。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图来对本实用新型的技术方案作进一步的阐述。

参见图1所示，本实施例提供一种双流道燃料电池电堆，包括沿第一方向（即图1中从上往下的方向）依次层叠的阳极组件2、电池组件1、阴极组件3。

上述阳极组件2包括沿第一方向从上往下依次层叠的阳极外端板21、阳极绝缘板22、阳极集流板23、阳极内端板24。

上述阴极组件3包括沿第一方向从上往下依次层叠的阴极内端板31、阴极集流板32、阴极绝缘板33、阴极外端板34。

上述电池组件1包括沿第一方向依次层叠的多组电池，每组电池均包括沿第一方向依次层叠的双极板、膜电极和密封板。

上述一种双流道燃料电池电堆，还包括沿第一方向层叠的设于阳极组件2和阴极组件3之间的阴极内隔板4和阳极内隔板5。其中，阴极内端板31靠近阳极内隔板5设置，阳极内端板24靠近阴极内隔板4设置，即阴极内隔板4位于阳极内隔板5上方。

通过设置阴极内隔板4和阳极内隔板5，将电池组件1分隔成设于阳极组件2和阴极内隔板4之间的第一电池组、设于阳极内隔板5和阴极组件3之间的第二电池组。在本实施例中，由于阴极内隔板4和阳极内隔板5均为石墨材质，因此，第一电池组和第二电池组相互串联，共用阳极组件2和阴极组件3。

上述第一电池组中的每组电池上均开设有第一进料流道孔和第一出料流道孔，多个第一进料流道孔沿第一方向层叠形成第一进料流道6，多个第一出料流道孔沿第一方向层叠形成第一出料流道7。参见图1所示，第一进料流道6位于电池左侧，第一出料流道7则位于电池右侧。

上述燃料电池电堆还包括开设于阳极组件2上的与第一进料流道6连通的第一入口、开设于阳极组件2上的与第一出料流道7连通的第一出口、开设于阴极内隔板4上表面的且用于连通第一进料流道6和第一出料流道7的第一连接槽8。

参见图1所示，第一进料流道6上端与第一入口连通，第一进料流道6下端与第一连接槽8左端连通；第一出料流道7上端与第一出口连通，第一出料流道7下端与第一连接槽8右端连通。第一连接槽8沿左右方向延伸。

第一入口沿第一方向依次穿过阳极外端板21、阳极绝缘板22、阳极集流板23、阳极内端板24，第一出口沿第一方向依次穿过阳极外端板21、阳极绝缘板22、阳极集流板23、阳极内端板24。

上述第二电池组中的每组电池上均开设有第二进料流道孔和第二出料流道孔，多个第二进料流道孔沿第一方向层叠形成第二进料流道9，多个第二出料流道孔沿第一方向层叠形成第二出料流道10。参见图1所示，第二进料流道9位于电池左侧，第二出料流道10则位于电池右侧。

上述燃料电池电堆还包括开设于阴极组件3上的与第二进料流道9连通的第二入口、开设于阴极组件3上的与第二出料流道10连通的第二出口、开设于阳极内隔板5下表面的且用于连通第二进料流道9和第二出料流道10的第二连接槽11。

参见图1所示，第二进料流道9下端与第二入口连通，第二进料流道9上端与第二连接槽11左端连通；第二出料流道10下端与第二出口连通，第二出料流道10上端与第二连接槽11右端连通。第二连接槽11沿左右方向延伸。

第二入口沿第一方向依次穿过阴极内端板31、阴极集流板32、阴极绝缘板33、阴极外端板34，第二出口沿第一方向依次穿过阴极内端板31、阴极集流板32、阴极绝缘板33、阴极外端板34。

参见图1所示，在本实施例中，第一进料流道6和第二进料流道9具有相同的第一中心线，第一出料流道7和第二出料流道10具有相同的第二中心线。

上述第一入口、第一进料流道6、第一连接槽8、第一出料流道7、第一出口依次连通并组成第一流道；上述第二入口、第二进料流道9、第二连接槽11、第二出料流道10、第二出口依次连通并组成第二流道。阴极内隔板4和阳极内隔板5用于相互配合的隔开第一流道和第二流道。

在本实施例中，第一电池组中电池的组数和第二电池组中电池的组数相同。

相较于直接在阳极组件2和阴极组件3之间层叠串联多个电池，通过设置阴极内隔板4和阳极内隔板5，将电堆的流道分隔成两个相互独立的流道，同时保证各组电池的串联关系，分隔后每个流道的纵向长度均短于分隔前流道的纵向长度，因此能够保证各个单电池效率的一致性，进而提升整堆性能。

相较于直接将两个电堆串联，通过设置阴极内隔板4和阳极内隔板5，使两个电堆内的电池组串联并共用阳极组件2和阴极组件3，同时形成两个相互独立的流道，由于阴极内隔板4和阳极内隔板5仅两块，对体积和质量的增加相对较小（而串联第二个电堆需要增加一组阳极组件2和阴极组件3，即增加八块板），因此能够避免整体功率密度大幅下降。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种双流道燃料电池电堆，包括沿第一方向依次层叠的阳极组件、电池组件、阴极组件，所述电池组件包括沿所述第一方向依次层叠的多组电池，其特征在于：所述燃料电池电堆还包括沿所述第一方向层叠的设于所述阳极组件和所述阴极组件之间的阴极内隔板和阳极内隔板；

所述电池组件包括设于所述阳极组件和所述阴极内隔板之间的第一电池组、设于所述阳极内隔板和所述阴极组件之间的第二电池组；

所述第一电池组中的每组所述电池上均开设有第一进料流道孔和第一出料流道孔，多个所述第一进料流道孔和多个所述第一出料流道孔分别沿所述第一方向层叠形成第一进料流道和第一出料流道；

所述燃料电池电堆还包括开设于所述阳极组件上的且分别与所述第一进料流道和所述第一出料流道连通的第一入口和第一出口、开设于所述阴极内隔板上的且用于连通所述第一进料流道和所述第一出料流道的第一连接槽；

所述第二电池组中的每组所述电池上均开设有第二进料流道孔和第二出料流道孔，多个所述第二进料流道孔和多个所述第二出料流道孔分别沿所述第一方向层叠形成第二进料流道和第二出料流道；

所述燃料电池电堆还包括开设于所述阴极组件上的且分别与所述第二进料流道和所述第二出料流道连通的第二入口和第二出口、开设于所述阳极内隔板上的且用于连通所述第二进料流道和所述第二出料流道的第二连接槽。

2.根据权利要求1所述的一种双流道燃料电池电堆，其特征在于：所述阳极组件包括沿第一方向依次层叠的阳极外端板、阳极绝缘板、阳极集流板、阳极内端板，其中，所述阳极内端板靠近所述阴极内隔板设置。

3.根据权利要求1所述的一种双流道燃料电池电堆，其特征在于：所述阴极组件包括沿第一方向依次层叠的阴极内端板、阴极集流板、阴极绝缘板、阴极外端板，其中，所述阴极内端板靠近所述阳极内隔板设置。

4.根据权利要求1所述的一种双流道燃料电池电堆，其特征在于：所述电池包括沿所述第一方向依次层叠的双极板、膜电极和密封板。

5.根据权利要求1所述的一种双流道燃料电池电堆，其特征在于：在所述第一电池组中，所述第一进料流道孔和所述第一出料流道孔分别位于所述电池的两侧；在所述第二电池组中，所述第二进料流道孔和所述第二出料流道孔分别位于所述电池的两侧。

6.根据权利要求5所述的一种双流道燃料电池电堆，其特征在于：所述第一进料流道和所述第二进料流道具有相同的第一中心线，所述第一出料流道和所述第二出料流道具有相同的第二中心线。

7.根据权利要求1所述的一种双流道燃料电池电堆，其特征在于：所述第一入口、所述第一进料流道、所述第一连接槽、所述第一出料流道、所述第一出口依次连通并组成第一流道；所述第二入口、所述第二进料流道、所述第二连接槽、所述第二出料流道、所述第二出口依次连通并组成第二流道；所述阴极内隔板和所述阳极内隔板用于相互配合的隔开所述第一流道和所述第二流道。

8.根据权利要求1所述的一种双流道燃料电池电堆，其特征在于：所述第一电池组中所述电池的组数和所述第二电池组中所述电池的组数相同。

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