CN216213603U - 一种燃料电池电堆装置 - Google Patents

一种燃料电池电堆装置 Download PDF

Info

Publication number
CN216213603U
CN216213603U CN202122608454.5U CN202122608454U CN216213603U CN 216213603 U CN216213603 U CN 216213603U CN 202122608454 U CN202122608454 U CN 202122608454U CN 216213603 U CN216213603 U CN 216213603U
Authority
CN
China
Prior art keywords
end plate
fuel cell
cell stack
air inlet
current collecting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202122608454.5U
Other languages
English (en)
Inventor
张岩
徐云飞
李飞强
张国强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Sinohytec Co Ltd
Original Assignee
Beijing Sinohytec Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Sinohytec Co Ltd filed Critical Beijing Sinohytec Co Ltd
Priority to CN202122608454.5U priority Critical patent/CN216213603U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN216213603U publication Critical patent/CN216213603U/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本实用新型提供了一种燃料电池电堆装置，属于燃料电池技术领域，解决了现有燃料电池电堆容易出现水淹且隔热不明显的问题。该装置包括前塑料端板、正极集流板、电池组、负极集流板和后塑料端板；其中，所述电池组包括多个串联的单片燃料电池；所述前塑料端板、正极集流板依次置于所述电池组的正极侧，所述负极集流板、后塑料端板依次置于所述电池组的负极侧。通过将金属端板替换为塑料端板，并去掉绝缘板，可以有效减少电堆在端板处的热损失，进而减小端板处的温差，实现了防水淹功能，且具有轻量化、加工成本低的效果。

Description

一种燃料电池电堆装置
技术领域
本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池电堆装置。
背景技术
燃料电池电堆在运行过程中，电堆头部或尾部的单片燃料电池容易发生单电池电压过低的单低现象，单低现象严重时会造成停机，并对电堆造成不可逆的伤害。
通常情况下，现有燃料电池电堆一般采用金属端板片，端板片的单低很可能是水淹导致，水淹造成电堆局部范围的流道堵塞，液态水覆盖在催化剂表面，使氢气、空气无法与催化剂发生有效的化学反应，导致氢气饥饿、空气饥饿，进而使单片燃料电池的性能逐渐恶化，并腐蚀催化剂，对燃料电池电堆的可靠性和寿命造成很大的影响。
为了解决上述端板片温差大出现冷凝水的问题，现有技术通常采用在集流板和端板之间加一层绝缘板，包括阴极绝缘板、阳极绝缘板。绝缘板能起绝缘的作用，也可以起隔热的作用。虽然绝缘板可以在一定程度上缓解水淹，但现有技术的绝缘板的厚度较薄，隔热作用有限，且增加绝缘板后，增加了电堆的制造成本，使电堆结构更复杂。
实用新型内容
鉴于上述的分析，本实用新型实施例旨在提供一种燃料电池电堆装置，用以解决现有燃料电池电堆容易出现水淹且隔热不明显的问题。
一方面，本实用新型实施例提供了一种燃料电池电堆装置，包括前塑料端板（1）、正极集流板（2）、电池组（7）、负极集流板（5）和后塑料端板（6）；其中，
所述电池组（7）包括多个串联的单片燃料电池；
所述前塑料端板（1）、正极集流板（2）依次置于所述电池组（7）的正极侧，所述负极集流板（5）、后塑料端板（6）依次置于所述电池组（7）的负极侧。
上述技术方案的有益效果如下：为了缓解现有技术的水淹现象，将金属端板换成了塑料端板，并取消了绝缘板。由于塑料的导热性不好，使得端板到单片电池的温差减小，从而可以有效减缓水淹现象的发生。并且，塑料端板的密度小于金属端板，有利于电堆的轻量化发展，提升其能量密度。而且，塑料端板成本较低，易于加工，可以一定程度降低电堆成本。试验结果显示，使用塑料端板的燃料电池电堆装置，端板的单低频次明显减少，其中，塑料端板越厚，水淹频次越少。
基于上述装置的进一步改进，该燃料电池电堆装置还包括依次连接的浮动端板（8）、弹簧组（9）；其中，
所述浮动端板（8）、弹簧组（9）设置于所述负极集流板（5）和后塑料端板（6）之间；并且，负极集流板（5）依次通过所述浮动端板（8）、弹簧组（9）与后塑料端板（6）连接；
所述前塑料端板（1）、后塑料端板（6）的厚度为2~3 cm。
进一步，该燃料电池电堆装置还包括密封的塑料外壳；其中，
所述前塑料端板（1）、正极集流板（2）、电池组（7）、负极集流板（5）、浮动端板（8）、弹簧组（9）、后塑料端板（6）均设置于所述塑料外壳的内部；
所述塑料外壳的外表面设置有空气进气口、冷却液入口、冷却液出口、尾气排放口。
进一步，所述塑料外壳的外表面还设置有电堆正极接线端口（3）和电堆负极接线端口（4）；其中，
所述电堆正极接线端口（3）与所述电池组（7）的正极连接；
所述电堆负极接线端口（4）与所述电池组（7）的负极连接；
所述电堆正极接线端口（3）和电堆负极接线端口（4）设置于所述塑料外壳的同一侧。
进一步，该燃料电池电堆装置还包括尾排气节气门和入堆空气控制设备；并且，
上述尾排气节气门的输入端与电堆装置的尾气排放口连接；
上述入堆空气控制设备进一步包括依次连接的空气压缩机、进气节气阀一；其中，所述进气节气阀一设置于所述空气进气口前端，通过进气管道一与所述空气进气口连接。
进一步，该燃料电池电堆装置还包括入堆氢气控制设备；并且，
所述入堆氢气控制设备进一步包括依次连接的储氢罐、氢气喷射器、进气节气阀二；其中，所述进气节气阀二设置于电堆装置的氢气进气口前端，通过进气管道二与所述氢气进气口连接。
进一步，该燃料电池电堆装置还包括入堆冷却液控制设备；并且，
所述入堆冷却液控制设备进一步包括依次连接的散热器、水泵；其中，电堆的冷却液出口经水泵、散热器与电堆的冷却液入口连接。
进一步，该燃料电池电堆装置还包括依次连接的电堆单片电压监测仪和排水控制器；其中，
所述电堆单片电压监测仪的各电极与一个所述单片燃料电池的输出端连接；
所述排水控制器的输出端分别与进气节气阀一、二、尾排气节气门的控制端连接。
进一步，所述排水控制器包括依次连接的数据采集单元、数据处理与控制单元；其中，
所述数据采集单元进一步包括温度传感器、功率传感器；其中，所述温度传感器分别设置于冷却液入口、冷却液出口位置；所述功率传感器与所述电池组（7）的供电端连接。
进一步，该燃料电池电堆装置包括与所述电池组（7）的供电端连接的DC-DC转换器；
所述DC-DC转换器包括不止一个直流输出端口。
上述进一步改进方案的有益效果是：增加了浮动端板（8）、弹簧组（9），以及尾排气节气门、入堆空气控制设备、入堆氢气控制设备、入堆冷却液控制设备和排水控制器，可以进一步在水淹的情况下，通过调整尾排气节气门、进气节气阀一、二的开度，实现防水淹功能。
提供实用新型内容部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。实用新型内容部分无意标识本公开的重要特征或必要特征，也无意限制本公开的范围。
附图说明
通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了实施例1燃料电池电堆装置的主要结构示意图；
图2示出了实施例2燃料电池电堆装置的主要结构示意图；
图3示出了实施例2燃料电池电堆装置的电路连接示意图。
附图标记：
1- 前塑料端板；2- 正极集流板；3-电堆正极接线端口；4- 电堆负极接线端口；5-负极集流板；6- 后塑料端板；7- 电池组；8- 浮动端板；9- 弹簧组。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
实施例1
本发明的一个实施例，公开了一种燃料电池电堆装置，包括前塑料端板1、正极集流板2、电池组7、负极集流板5和后塑料端板6，如图1所示。
电池组7包括多个串联的单片燃料电池。
前塑料端板1、正极集流板2依次置于所述电池组7的正极的一侧，负极集流板5、后塑料端板6依次置于所述电池组7的负极的一侧。
与现有技术相比，本实施例提供的装置为了缓解现有技术的水淹现象，将金属端板换成了塑料端板，并取消了绝缘板。由于塑料的导热性不好，使得端板到单片电池的温差减小，从而可以有效减缓水淹现象的发生。并且，塑料端板的密度小于金属端板，有利于电堆的轻量化发展，提升其能量密度。而且，塑料端板成本较低，易于加工，可以一定程度降低电堆成本。试验结果显示，使用塑料端板的燃料电池电堆装置，端板的单低频次明显减少，其中，塑料端板越厚，水淹频次越少。
实施例2
在实施例1的基础上进行改进，所述前塑料端板1、后塑料端板6的材料可采用环氧树脂材料、ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料）塑料、PA（聚酰胺）塑料中的一种。厚度为2~3cm。
优选地，所述前塑料端板1、后塑料端板6的材料均采用环氧树脂材料时，厚度为2cm；采用ABS塑料，厚度为2.5cm；采用PA塑料，厚度为2.5 cm。
优选地，该燃料电池电堆装置还包括依次连接的浮动端板8、弹簧组9，如图2所示。浮动端板8、弹簧组9设置于负极集流板5和后塑料端板6之间；并且，负极集流板5依次通过浮动端板8、弹簧组9与后塑料端板6连接。浮动端板8是与后塑料端板6形状尺寸相同的板，之间的区域可以起到隔热和保温作用，防止气体冷凝。
优选地，该燃料电池电堆装置还包括密封的塑料外壳。其中，上述前塑料端板1、正极集流板2、电池组7、负极集流板5、浮动端板8、弹簧组9、后塑料端板6均设置于塑料外壳的内部。塑料外壳的外表面设置有空气进气口、冷却液入口、冷却液出口、尾气排放口。
优选地，塑料外壳的外表面还设置有电堆正极接线端口3和电堆负极接线端口4；其中，电堆正极接线端口3与电池组7的正极连接；电堆负极接线端口4与电池组7的负极连接；电堆正极接线端口3和电堆负极接线端口4设置于塑料外壳的同一侧。
优选地，该燃料电池电堆装置还包括尾排气节气门和入堆空气控制设备。并且，上述尾排气节气门的输入端与电堆装置的尾气排放口连接；上述入堆空气控制设备进一步包括依次连接的空气压缩机、进气节气阀一。其中，进气节气阀一设置于空气进气口前端，通过进气管道一与空气进气口连接。
优选地，该燃料电池电堆装置还包括入堆氢气控制设备。并且，入堆氢气控制设备进一步包括依次连接的储氢罐、氢气喷射器、进气节气阀二；其中，进气节气阀二设置于电堆装置的氢气进气口前端，通过进气管道二与氢气进气口连接。
优选地，该燃料电池电堆装置还包括入堆冷却液控制设备。并且，入堆冷却液控制设备进一步包括依次连接的散热器、水泵；其中，电堆的冷却液出口经水泵、散热器与电堆的冷却液入口连接。
优选地，该燃料电池电堆装置还包括依次连接的电堆单片电压监测仪和排水控制器。其中，电堆单片电压监测仪的各电极与一个单片燃料电池的输出端连接。排水控制器的输出端分别与进气节气阀一、二、尾排气节气门的控制端连接。
电堆单片电压监测仪，用于采集每一单片燃料电池的电压，发送至排水控制器。
排水控制器，用于根据上述每一单片燃料电池的电压，结合燃料电池输出的电流可计算每一单片燃料电池的阻抗；以及，根据每一单片燃料电池的阻抗判断燃料电池内部是否过湿（示例性地，参见专利CN201811520455.0），如果过湿，可适当提升空气流量（进气节气阀一、二的开度），或者适当提升尾排气节气门的开启频率。
优选地，排水控制器包括依次连接的数据采集单元、数据处理与控制单元。其中，数据采集单元进一步包括温度传感器、功率传感器；其中，温度传感器分别设置于冷却液入口、冷却液出口位置；功率传感器与电池组7的供电端连接。
优选地，该燃料电池电堆装置包括与电池组7的供电端连接的DC-DC转换器。DC-DC转换器包括不止一个直流输出端口，如图3所示。
与实施例1相比，本实施例提供的装置增加了浮动端板8、弹簧组9，以及尾排气节气门、入堆空气控制设备、入堆氢气控制设备、入堆冷却液控制设备和排水控制器，可以进一步在水淹的情况下，通过调整尾排气节气门、进气节气阀一、二的开度，实现防水淹功能，有效提高电堆使用寿命。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对现有技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种燃料电池电堆装置，其特征在于，包括前塑料端板（1）、正极集流板（2）、电池组（7）、负极集流板（5）和后塑料端板（6）；其中，
所述电池组（7）包括多个串联的单片燃料电池；
所述前塑料端板（1）、正极集流板（2）依次置于所述电池组（7）的正极侧，所述负极集流板（5）、后塑料端板（6）依次置于所述电池组（7）的负极侧。
2.根据权利要求1所述的燃料电池电堆装置，其特征在于，还包括依次连接的浮动端板（8）、弹簧组（9）；其中，
所述浮动端板（8）、弹簧组（9）设置于所述负极集流板（5）和后塑料端板（6）之间；并且，负极集流板（5）依次通过所述浮动端板（8）、弹簧组（9）与后塑料端板（6）连接；
所述前塑料端板（1）、后塑料端板（6）的厚度为2~3 cm。
3.根据权利要求2所述的燃料电池电堆装置，其特征在于，还包括密封的塑料外壳；其中，
所述前塑料端板（1）、正极集流板（2）、电池组（7）、负极集流板（5）、浮动端板（8）、弹簧组（9）、后塑料端板（6）均设置于所述塑料外壳的内部；
所述塑料外壳的外表面设置有空气进气口、冷却液入口、冷却液出口、尾气排放口。
4.根据权利要求3所述的燃料电池电堆装置，其特征在于，所述塑料外壳的外表面还设置有电堆正极接线端口（3）和电堆负极接线端口（4）；其中，
所述电堆正极接线端口（3）与所述电池组（7）的正极连接；
所述电堆负极接线端口（4）与所述电池组（7）的负极连接；
所述电堆正极接线端口（3）和电堆负极接线端口（4）设置于所述塑料外壳的同一侧。
5.根据权利要求3或4所述的燃料电池电堆装置，其特征在于，还包括尾排气节气门和入堆空气控制设备；并且，
上述尾排气节气门的输入端与电堆装置的尾气排放口连接；
上述入堆空气控制设备进一步包括依次连接的空气压缩机、进气节气阀一；其中，所述进气节气阀一设置于所述空气进气口前端，通过进气管道一与所述空气进气口连接。
6.根据权利要求5所述的燃料电池电堆装置，其特征在于，还包括入堆氢气控制设备；并且，
所述入堆氢气控制设备进一步包括依次连接的储氢罐、氢气喷射器、进气节气阀二；其中，所述进气节气阀二设置于电堆装置的氢气进气口前端，通过进气管道二与所述氢气进气口连接。
7.根据权利要求6所述的燃料电池电堆装置，其特征在于，还包括入堆冷却液控制设备；并且，
所述入堆冷却液控制设备进一步包括依次连接的散热器、水泵；其中，电堆的冷却液出口经水泵、散热器与电堆的冷却液入口连接。
8.根据权利要求7所述的燃料电池电堆装置，其特征在于，还包括依次连接的电堆单片电压监测仪和排水控制器；其中，
所述电堆单片电压监测仪的各电极与一个所述单片燃料电池的输出端连接；
所述排水控制器的输出端分别与进气节气阀一、二、尾排气节气门的控制端连接。
9.根据权利要求8所述的燃料电池电堆装置，其特征在于，所述排水控制器包括依次连接的数据采集单元、数据处理与控制单元；其中，
所述数据采集单元进一步包括温度传感器、功率传感器；其中，所述温度传感器分别设置于冷却液入口、冷却液出口位置；所述功率传感器与所述电池组（7）的供电端连接。
10.根据权利要求1-4、6-9之一所述的燃料电池电堆装置，其特征在于，包括与所述电池组（7）的供电端连接的DC-DC转换器；
所述DC-DC转换器包括不止一个直流输出端口。
CN202122608454.5U 2021-10-28 2021-10-28 一种燃料电池电堆装置 Active CN216213603U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202122608454.5U CN216213603U (zh) 2021-10-28 2021-10-28 一种燃料电池电堆装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202122608454.5U CN216213603U (zh) 2021-10-28 2021-10-28 一种燃料电池电堆装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN216213603U true CN216213603U (zh) 2022-04-05

Family

ID=80892256

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202122608454.5U Active CN216213603U (zh) 2021-10-28 2021-10-28 一种燃料电池电堆装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN216213603U (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114976142A (zh) * 2022-05-09 2022-08-30 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种燃料电池堆电压监测装置及监测方法
CN115663255A (zh) * 2022-12-26 2023-01-31 天津中科先进技术产业有限公司 一种高强度轻量化电堆端板及燃料电池堆

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114976142A (zh) * 2022-05-09 2022-08-30 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种燃料电池堆电压监测装置及监测方法
CN114976142B (zh) * 2022-05-09 2023-09-19 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种燃料电池堆电压监测装置及监测方法
CN115663255A (zh) * 2022-12-26 2023-01-31 天津中科先进技术产业有限公司 一种高强度轻量化电堆端板及燃料电池堆

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN216213603U (zh) 一种燃料电池电堆装置
CN112510228B (zh) 一种提升燃料电池阴阳极进气温度的装置及方法
US10714769B2 (en) Fuel cell system with cathode purging
CN111969227A (zh) 一种车载燃料电池水管理系统及其控制方法
CN102437357B (zh) 燃料电池的水平衡系统
CN112599818A (zh) 一种质子燃料电池水管理系统
CN111564644A (zh) 一种小功率的高温质子交换膜燃料电池电堆
CN113224354A (zh) 一种燃料电池冬季低温储存氢气路除水干燥控制方法
CN217280877U (zh) 一种质子交换膜燃料电池系统
CN113937330A (zh) 一种具有防水淹功能的燃料电池电堆装置及控制方法
CN210866383U (zh) 一种燃料电池
CN113451601A (zh) 一种阴极开放式空冷燃料电池双极板及其电池电堆
CN117410540A (zh) 一种有利于提升一致性的燃料电池电堆
CN103151547A (zh) 一种复合式燃料电池
CN217933893U (zh) 一种长寿命单电堆燃料电池的阴极吹扫系统
CN108963307A (zh) 具有微通道的微型直接甲醇燃料电池及微通道的处理方法
CN113571746B (zh) 一种燃料电池系统及防止电堆阳极水淹的方法
CN213304184U (zh) 一种质子交换膜燃料电池吹扫系统
CN111916797B (zh) 一种分水器和一种燃料电池系统
JP2010262776A (ja) 燃料電池
CN109742422B (zh) 一种闭口质子交换膜燃料电池
CN117334970B (zh) 一种电动自行车液冷氢能燃料电池系统
CN2914347Y (zh) 质子交换膜燃料电池尾气中的液态水收集装置
CN210837966U (zh) 一种用于燃料电池系统的进气集水组件、燃料电池系统及车辆
CN217740583U (zh) 一种用于车辆的氢燃料电池及其应用的车辆

Legal Events

Date Code Title Description
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant