CN217062179U - 一种燃料电池、燃料电池双极板及冷却水路结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种燃料电池、燃料电池双极板及冷却水路结构，该冷却水路结构包括管路结构，该管路结构包括多条管路，各管路内置于燃料电池双极板内，且各管路沿燃料电池双极板的宽度方向设置，管路结构在燃料电池双极板的宽度方向的两侧设置有与各管路连通的冷却水进口及冷却水出口；各管路用于进出冷却液为燃料电池双极板进行降温；上述冷却水路结构将原来沿燃料电池双极板长度方向设置的冷却水路改为沿宽度方向设置，缩短了冷却水路的长度，能够降低电堆冷却水路对冷却水的阻力，提高了冷却水的额流量，能够降低了电堆冷却水进出口温差，提高电堆的温场均一性，降低系统对水泵的性能要求，进而达到提高电堆末端双极板的冷却效果的目的。

Description

一种燃料电池、燃料电池双极板及冷却水路结构

技术领域

本实用新型涉及新能源技术领域，特别涉及一种燃料电池、燃料电池双极板及冷却水路结构。

背景技术

随着环境和资源的日益严峻，能源的可持续性发展问题越来越受到全球的关注，世界各国都在积极开发高效、洁净和价格低廉的新型能源。氢燃料电池将是继水力、火力、核能之后的第四代发电装置和替代内燃机的动力装置。

燃料电池动力系统包括燃料电池电堆和燃料电池控制系统。电堆为堆栈式结构，由端板，集电板，双极板，膜电极，弹簧及固定连接件构成。控制系统则是提供电堆稳定的供气、热管理、采集运行参数及输出管理。现有燃料电池双极板的结构设计如图1所示，其中，1为燃料电池双极板的板体，2为氢气进口，3为冷却水出口，4为空气出口，5为空气进口，6为冷却水进口，7为氢气出口，由于燃料电池双极板是个氢、空、冷却水三相复杂的结构，目前的长方形板型为最优反应形制。目前的板型设计在中等功率下运行比较良好，但需求更大的功率时，随着电堆功率的增加及电堆双极板片数的增加，电堆长度越来越长，致使从进口到尾端的冷却水压力被前段双极板分流后越来越低，如图2所示，从而造成电堆前后温度不均，造成单片电池性能前后差别增大，进而损坏电堆﹔另外单片双极板水流道线路太长，在大功率时电堆产热量也更大，致使单片的进口和出口温差较大，需要提高水泵的能力，提高冷却水压，但是提高冷却水压又需要提高双极板刚性，增加双极板的成本和电堆的体积。

实用新型内容

本实用新型的第一个目的在于提供一种应用于燃料电池双极板的冷却水路结构，以降低高功率电堆前后温度差，保证冷却水压，提高电堆末端双极板的冷却效果。

本实用新型的第二目的在于提供一种基于上述冷却水路结构的燃料电池双极板以及燃料电池。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种冷却水路结构，应用于燃料电池双极板，所述冷却水路结构包括：

管路结构，所述管路结构包括多条管路，各所述管路内置于所述燃料电池双极板内，且各所述管路沿所述燃料电池双极板的宽度方向设置，所述管路结构在所述燃料电池双极板的宽度方向的两侧设置有与各所述管路连通的冷却水进口及冷却水出口；

各所述管路用于进出冷却液，为所述燃料电池双极板进行降温。

可选地，各所述管路分别在所述燃料电池双极板的宽度方向的两侧形成有所述冷却水进口与所述冷却水出口。

可选地，多条所述管路共用所述冷却水进口与所述冷却水出口。

可选地，至少一条所述管路内设置有散热翅片，以增加所述冷却水路结构的换热面积。

一种燃料电池双极板，所述燃料电池双极板内置有如上任意一项所述的冷却水路结构。

可选地，还包括沿所述燃料电池双极板的长度方向设置的空气管路以及氢气管路，所述空气管路在所述燃料电池双极板的长度方向的两端形成有空气进口以及空气出口，所述氢气管路在所述燃料电池双极板的长度方向的两端形成有氢气进口以及氢气出口。

可选地，所述空气进口与所述空气出口关于所述燃料电池双极板的中轴呈中心对称设置，所述氢气进口与所述氢气出口关于所述燃料电池双极板的中轴呈中心对称设置。

可选地，所述氢气管路的通流截面积大于所述空气管路的通流截面积。

一种燃料电池，包括如上任意一项所述的燃料电池双极板。

由以上技术方案可以看出，本实用新型中公开了一种应用于燃料电池双极板的冷却水路结构，该冷却水路结构包括管路结构，该管路结构包括多条管路，各管路内置于燃料电池双极板内，且各管路沿燃料电池双极板的宽度方向设置，管路结构在燃料电池双极板的宽度方向的两侧设置有与各管路连通的冷却水进口及冷却水出口；各管路用于进出冷却液，为燃料电池双极板进行降温；上述冷却水路结构将原来沿燃料电池双极板长度方向设置的冷却水路改为沿燃料电池双极板的宽度方向设置，缩短了冷却水路的长度，能够降低电堆冷却水路对冷却水的阻力，提高了冷却水的额流量，能够降低了电堆冷却水进出口温差，提高电堆的温场均一性，降低系统对水泵的性能要求，进而达到提高电堆末端双极板的冷却效果的目的。

本实用新型还提供了一种基于上述燃料电池双极板冷却水路结构的燃料电池双极板以及燃料电池，由于该燃料电池双极板采用了如上所述的冷却水路结构，因此燃料电池双极板以及具有该燃料电池双极板的燃料电池理应具备上述冷却水路结构的有益效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中燃料电池双极板的结构示意图；

图2为现有技术中燃料电池电堆内部冷却水循环示意图；

图3为本实用新型实施例公开的燃料电池双极板的结构示意图。

其中：

1为燃料电池双极板的板体；2为氢气进口；3为冷却水出口；4为空气出口；5为空气进口；6为冷却水进口；7为氢气出口；8为端板。

具体实施方式

本实用新型的核心之一是提供一种应用于燃料电池双极板的冷却水路结构，以降低高功率电堆前后温度差，保证冷却水压，提高电堆末端双极板的冷却效果。

本实用新型的另一核心是提供一种基于上述冷却水路结构的燃料电池双极板以及燃料电池。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图3，图3为本实用新型实施例公开的燃料电池双极板的结构示意图。

本实用新型实施例中公开了一种冷却水路结构，应用于燃料电池双极板，该冷却水路结构包括管路结构，该管路结构包括多条管路，各管路内置于燃料电池双极板内，且各管路沿燃料电池双极板的宽度方向设置，此处各管路沿燃料电池双极板的宽度方向设置指管路可以与燃料电池双极板宽度方向平行或者管路与燃料电池双极板宽度方向之间存在一较小的夹角，当然各管路的走向可以完全相同，也可以根据需要进行调整，总之各管路的整体走向沿燃料电池双极板的宽度方向即可，管路结构在燃料电池双极板的宽度方向的两侧设置有与各管路连通的冷却水进口6及冷却水出口3；各管路用于进出冷却液，为燃料电池双极板进行降温。

可以看出，与现有技术相比，本实用新型实施例提供的冷却水路结构将原来沿燃料电池双极板长度方向设置的冷却水路改为沿燃料电池双极板的宽度方向设置，缩短了冷却水路的长度，能够降低电堆冷却水路对冷却水的阻力，提高了冷却水的额流量，能够降低了电堆冷却水进出口温差，提高电堆的温场均一性，降低系统对水泵的性能要求，进而达到提高电堆末端双极板的冷却效果的目的；同时冷却水路的冷却水进出口可以避开氢气及空气的进出口，更便于燃料电池双极板的结构设计

上述管路结构中的各管路可以相互独立设置，即各管路各自具有冷却水进口6以及冷却水出口3，也可以将多条管路并联于同一对冷却水进口6与冷却水出口3之间。

如图3所示，在本实用新型一种实施例中，上述各管路分别在燃料电池双极板的宽度方向的两侧形成有冷却水进口6与冷却水出口3。

在另一种实施例中，多条管路可以共用冷却水进口6与冷却水出口3，在此实施例中，管路结构中的各个管路可以共用冷却水进口6与冷却水出口3，或者管路结构中的至少两个管路为一组，每组管路共用一对冷却水进口6与冷却水出口3，在燃料电池双极板宽度方向的两侧设置多对冷却水进口6与冷却水出口3。

进一步优化上述技术方案，在本实用新型实施例提供的管路结构中，至少一条管路内设置有散热翅片，以增加冷却水路结构的换热面积，散热翅片可以设置一个或多个，当散热翅片设置有多个时，各散热翅片可以沿管路的周向均布，散热翅片的长度方向沿管路的走向布置。

本实用新型实施例还提供了一种燃料电池双极板，如图3所示，该燃料电池双极板内置有如上述实施例所述的冷却水路结构，由于该燃料电池双极板采用了上述实施例中的冷却水路结构，因此该燃料电池双极板的技术效果请参考上述实施例。

在本实用新型实施例中，如图3所示，上述燃料电池双极板还包括沿燃料电池双极板的长度方向设置的空气管路以及氢气管路，空气管路在燃料电池双极板的长度方向的两端形成有空气进口5以及空气出口4，氢气管路在燃料电池双极板的长度方向的两端形成有氢气进口2以及氢气出口7，氢气进口2与空气进口5分别位于燃料电池双极板的两端，氢气出口7与氢气出口7分别位于燃料电池双极板的两端。

进一步优化上述技术方案，在本实用新型实施例中，空气进口5与空气出口4关于燃料电池双极板的中轴呈中心对称设置，氢气进口2与氢气出口7关于燃料电池双极板的中轴呈中心对称设置。

作为优选地，上述氢气管路的通流截面积大于空气管路的通流截面积。

基于上述燃料电池双极板，本实用新型还提供了一种燃料电池，该燃料电池包括如上述实施例所述的燃料电池双极板，由于该燃料电池采用了上述实施例的燃料电池双极板，因此，该燃料电池的有益效果请参考上述实施例。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

应当理解，本申请中如若使用了“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”，仅是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换该词语。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

其中，在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，A/B可以表示A或B；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，在本申请实施例的描述中，“多个”是指两个或多于两个。

以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，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。

本申请中如若使用了流程图，则该流程图是用来说明根据本申请的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。

还需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种冷却水路结构，应用于燃料电池双极板，其特征在于，所述冷却水路结构包括：

管路结构，所述管路结构包括多条管路，各所述管路内置于所述燃料电池双极板内，且各所述管路沿所述燃料电池双极板的宽度方向设置，所述管路结构在所述燃料电池双极板的宽度方向的两侧设置有与各所述管路连通的冷却水进口及冷却水出口；

各所述管路用于进出冷却液，为所述燃料电池双极板进行降温。

2.根据权利要求1所述的冷却水路结构，其特征在于，各所述管路分别在所述燃料电池双极板的宽度方向的两侧形成有所述冷却水进口与所述冷却水出口。

3.根据权利要求1所述的冷却水路结构，其特征在于，多条所述管路共用所述冷却水进口与所述冷却水出口。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的冷却水路结构，其特征在于，至少一条所述管路内设置有散热翅片，以增加所述冷却水路结构的换热面积。

5.一种燃料电池双极板，其特征在于，所述燃料电池双极板内置有如权利要求1-4任意一项所述的冷却水路结构。

6.根据权利要求5所述的燃料电池双极板，其特征在于，还包括沿所述燃料电池双极板的长度方向设置的空气管路以及氢气管路，所述空气管路在所述燃料电池双极板的长度方向的两端形成有空气进口以及空气出口，所述氢气管路在所述燃料电池双极板的长度方向的两端形成有氢气进口以及氢气出口。

7.根据权利要求6所述的燃料电池双极板，其特征在于，所述空气进口与所述空气出口关于所述燃料电池双极板的中轴呈中心对称设置，所述氢气进口与所述氢气出口关于所述燃料电池双极板的中轴呈中心对称设置。

8.根据权利要求6所述的燃料电池双极板，其特征在于，所述空气管路的通流截面积大于所述氢气管路的通流截面积。

9.一种燃料电池，其特征在于，包括如权利要求5-8任意一项所述的燃料电池双极板。

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