CN218472003U - 一种大功率燃料电堆公共管道偏置式漩涡发生入口结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种大功率燃料电堆公共管道偏置式漩涡发生入口结构，包括气体入口歧管(1)和堆芯公共管道(2)，其特征在于，所述气体入口歧管(1)与堆芯公共管道(2)偏置连接，引导气流在公共管道中形成涡流引导。本实用新型通过气体入口歧管和堆芯公共管道之间的偏置连接引导气流形成稳定的涡流，提升了堆芯中各电池单元之间的气体分配效果和稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种大功率燃料电堆公共管道偏置式漩涡发生入口结构。
背景技术
燃料电池是一种将持续供给的燃料和氧化剂中的化学能连续不断地转化成电能的化学装置。按电解质性质，燃料电池可细分为有碱性燃料电池(AFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固态氧化物燃料电池(SOFC)。从工作方式来看，燃料电池较接近与汽油或柴油发电机。
燃料电池堆通常由一系列电池单体组成。每个电池单体由一对阳极和阴极及位于阳极和阴极间的膜电极组件MEA组成。每个电池单体上的电压由电池中发生的电化学反应的类型决定。已有的燃料电池系统将燃料电池堆与不同的子系统集成，例如管理水、燃料、空气、加湿和热条件。目前，市场上的主流电堆大都为 30kW～50kW的石墨板电堆，且工艺较为成熟，但随着市场需求，大功率电堆开发成为研发热点，现在主流技术方案为电堆外部供气管道并联实现电堆功率叠加，采用2个及以上电堆并联方式会增加电堆外部进气管道，增加额外体积，同时气体分配复杂，且存在每个单堆气体分配不均匀问题，电池数量增加还会影响电堆内部应力和气流分布的均匀性，这些都会对电堆的性能产生负面影响。在燃料电池堆芯进行反应时，需要从管道中吹入反应气流，让反应气流进入到堆芯公共管道中参与反应，但反应气流进入到堆芯公共管道时容易发生紊流，影响堆芯中各电池单元之间的气体分配效果和稳定性。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种减少大气流量工况下公共管道中的湍流，从而提升电堆运行状态稳定性的大功率燃料电堆公共管道偏置式漩涡发生入口结构。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种大功率燃料电堆公共管道偏置式漩涡发生入口结构，包括气体入口歧管和堆芯公共管道，所述气体入口歧管与堆芯公共管道偏置连接，引导气流在公共管道中形成涡流引导。
进一步地，所述气体入口歧管的中轴线与堆芯公共管道的中轴线不共面。
进一步地，所述堆芯公共管道的顶部为螺旋上升的螺旋管道结构，该螺旋管道顶部向一侧延伸连接气体入口歧管。
进一步地，所述气体入口歧管管道上壁与堆芯公共管道上壁连接形成螺旋形管道面。
进一步地，所述气体入口歧管管道上壁与堆芯公共管道外壁形成90-135度的夹角。
进一步地，所述气体入口歧管管道下壁与堆芯公共管道外壁形成85-105度的夹角。
进一步地，所述气体入口歧管的横截面积C与堆芯公共管道的横截面积D之间的关系为:D＝1.3C～8.0C。
进一步地，所述气体入口歧管的气体入口处设有气体入口法兰。
进一步地，所述堆芯公共管道的气体出口处设有气体出口法兰。
进一步地，所述气体入口歧管和堆芯公共管道为方管或圆管。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
(1)气体入口歧管与公共管道偏置连接，利用管道内的气压差引导进入气流在堆芯公共管道中形成涡流，从而减少了大气流量工况下公共管道中的湍流对电堆运行状态稳定性的影响。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型管道上壁与堆芯公共管道夹角示意图；
图3为本实用新型管道下壁与堆芯公共管道夹角示意图；
图4为本实用新型堆芯公共管道内气体流向示意图。
图中：1、气体入口歧管；2、堆芯公共管道。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
实施例1
如图1所示，一种大功率燃料电堆公共管道偏置式漩涡发生入口结构，包括气体入口歧管1和堆芯公共管道2，气体入口歧管1与堆芯公共管道2偏置连接，引导气流在公共管道中形成涡流引导。气体入口歧管1的中轴线与堆芯公共管道2 的中轴线不共面，堆芯公共管道2的顶部为螺旋上升的螺旋管道结构，该螺旋管道顶部向一侧延伸连接气体入口歧管1，气体入口歧管1管道上壁与堆芯公共管道2 上壁连接形成螺旋形管道面，气体入口歧管1的横截面积C与堆芯公共管道2的横截面积D之间的关系为:D＝1.3C～8.0C，在本实施例中，D＝4C，气体入口歧管1 的气体入口处设有气体入口法兰，堆芯公共管道2的气体出口处设有气体出口法兰，用于管端之间的连接，气体入口歧管1和堆芯公共管道2为方管或圆管，在本实施例中，气体入口歧管1为方管，堆芯公共管道2为圆管。
如图2所示，气体入口歧管1管道上壁与堆芯公共管道2外壁形成90-135度的夹角，在本实施例中，夹角A为100度，如图3所示，气体入口歧管1管道下壁与堆芯公共管道2外壁形成85-105度的夹角，在本实施例中，夹角B为95度。由于气体入口歧管1与堆芯公共管道2之间的偏置连接，如图4所示，由于上述的两个夹角，使气体入口歧管(1)与堆芯公共管道(2)连通形成螺旋上升的螺旋管道结构，气体在进入堆芯公共管道后因为气压差形成涡流，从而减少了大气流量工况下公共管道中的湍流对电堆运行状态稳定性的影响。
综上所述，本实用新型通过气体入口歧管和堆芯公共管道之间的偏置连接引导气流形成稳定的涡流，提升了堆芯中各电池单元之间的气体分配效果和稳定性。
Claims (10)
1.一种大功率燃料电堆公共管道偏置式漩涡发生入口结构，包括气体入口歧管(1)和堆芯公共管道(2)，其特征在于，所述气体入口歧管(1)与堆芯公共管道(2)偏置连接，引导气流在公共管道中形成涡流引导。
2.根据权利要求1所述的一种大功率燃料电堆公共管道偏置式漩涡发生入口结构，其特征在于，所述气体入口歧管(1)的中轴线与堆芯公共管道(2)的中轴线不共面。
3.根据权利要求1所述的一种大功率燃料电堆公共管道偏置式漩涡发生入口结构，其特征在于，所述堆芯公共管道(2)的顶部为螺旋上升的螺旋管道结构，该螺旋管道顶部向一侧延伸连接气体入口歧管(1)。
4.根据权利要求1所述的一种大功率燃料电堆公共管道偏置式漩涡发生入口结构，其特征在于，所述气体入口歧管(1)管道上壁与堆芯公共管道(2)上壁连接形成螺旋形管道面。
5.根据权利要求1所述的一种大功率燃料电堆公共管道偏置式漩涡发生入口结构，其特征在于，所述气体入口歧管(1)管道上壁与堆芯公共管道(2)外壁形成90-135度的夹角。
6.根据权利要求1所述的一种大功率燃料电堆公共管道偏置式漩涡发生入口结构，其特征在于，所述气体入口歧管(1)管道下壁与堆芯公共管道(2)外壁形成85-105度的夹角。
7.根据权利要求1所述的一种大功率燃料电堆公共管道偏置式漩涡发生入口结构，其特征在于，所述气体入口歧管(1)的横截面积C与堆芯公共管道(2)的横截面积D之间的关系为:D＝1.3C～8.0C。
8.根据权利要求1所述的一种大功率燃料电堆公共管道偏置式漩涡发生入口结构，其特征在于，所述气体入口歧管(1)的气体入口处设有气体入口法兰。
9.根据权利要求1所述的一种大功率燃料电堆公共管道偏置式漩涡发生入口结构，其特征在于，所述堆芯公共管道(2)的气体出口处设有气体出口法兰。
10.根据权利要求1所述的一种大功率燃料电堆公共管道偏置式漩涡发生入口结构，其特征在于，所述气体入口歧管(1)和堆芯公共管道(2)为方管或圆管。
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