CN218896662U - 一种双极板结构及其燃料电池电堆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双极板结构及其燃料电池电堆，包括阳极板件以及阴极板件，所述阳极板件的远离所述阴极板体的一侧设有用于供阳极流体流通的阳极流道，所述阴极板件的远离所述阳极板件的一侧设有用于供所述阴极流体流通的阴极流道；温度传感器，所述温度传感器设置于所述阳极板件或所述阴极板件的板体内部，且所述温度传感器的探测端延伸至所述阳极流道或所述阴极流道中；所述温度传感器与位于外界的数据采集器电性连接。通过本实用新型实现对双极板结构的各区域或局部点的温度进行有效检测。

Description

一种双极板结构及其燃料电池电堆

技术领域

本实用新型涉及燃料电池电堆技术领域，特别涉及一种双极板结构及其燃料电池电堆。

背景技术

燃料电池电堆是一种能够将化学能转化为电能的电化学反应装置，理论上其能量转换效率高于内燃机(最高可达80％以上，一般不低于50％)，并且具有零排放、无机械噪声等诸多优点。

现有的燃料电池电堆包括双极板结构以及膜电极组件，阳极流体(氢气)和阴极流体(氧气)分别流通于双极板结构的阳极流道以及阴极流道，并与膜电极组件的活性区域发生氧化还原反应。其产生一部分的电能可输出外部电路，而大量的热能则以热传导的方式传递到双极板上。其中，为了避免因双极板结构温度过高而导致燃料电池电堆受损，一般还会在双极板结构中设置冷却流道以供冷却剂流通，通过冷却剂带走双极板结构上的大部分热能，将双极板结构的温度维持在一定范围内。目前无法有效检测到双极板结构的各区域或局部点的温度，从而无法根据其温度数据判断双极板结构流道设计是否合理。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种双极板结构及其燃料电池电堆，旨在实现对双极板结构的各区域或局部点的温度进行有效检测。

为实现上述目的，本实用新型提出一种双极板结构，包括：

阳极板件以及阴极板件，所述阳极板件的远离所述阴极板体的一侧设有用于供阳极流体流通的阳极流道，所述阴极板件的远离所述阳极板件的一侧设有用于供所述阴极流体流通的阴极流道；

温度传感器，所述温度传感器设置于所述阳极板件或所述阴极板件的板体内部，且所述温度传感器的探测端延伸至所述阳极流道或所述阴极流道中；所述温度传感器与位于外界的数据采集器电性连接。

可选地，包括若干所述温度传感器，若干所述温度传感器分布于所述阳极流道或所述阴极流道的各区域。

可选地，所述温度传感器与所述阳极流道或所述阴极流道的流道方向相互垂直设置。

可选地，所述温度传感器为热电偶温度传感器。

可选地，所述数据采集器通过电路走线与所述温度传感器电性连接，所述电路走线设置于所述阳极板件或所述阴极板件的板体内部。

可选地，所述阳极板件的靠近所述阴极板件的一侧，以及所述阴极板件的靠近所述阳极板件的一侧均设有冷却通道。

可选地，所述阳极板件与所述阴极板件之间设有密封垫层，且所述密封垫层设置于所述冷却通道的边缘处。

可选地，所述阳极流道设置为设置为直形结构或蛇形结构中的一种或多种；和/或，所述阴极流道设置为设置为直形结构或蛇形结构中的一种或多种。

可选地，所述阳极板件以及所述阴极板件均为石墨板材质。

为实现上述目的，本实用新型还提出一种燃料电池电堆，包括上述的双极板结构。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型通过将温度传感器设置在阳极板件或阴极板件的板体内部，并且将温度传感器的探测端延伸至阳极流道或阴极流道中，以此对流经阳极流道的阳极流体或者流经阴极流道的阴极流体进行直接接触的温度检测，提高温度检测的精准度，从而实现对双极板结构的各区域或局部点的温度进行有效检测。

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为本实用新型双极板结构一实施例中阳极板件/阴极板件的结构示意图；

图2为本实用新型双极板结构一实施例中阳极板件/阴极板件的内部结构示意图；

图3为本实用新型双极板结构一实施例的结构示意图；

图中所标各部件的名称如下：

标号	名称	标号	名称
				1	阳极板件	101	阳极流道
2	阴极板件	201	阴极流道
				3	温度传感器	301	探测端
4	数据采集器	5	电路走线
				6	冷却通道	7	密封垫层
8	膜电极组件

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的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的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。

本实施例公开了一种双极板结构，参考附图1-3，包括阳极板件1以及阴极板件2，阳极板件1的远离阴极板体的一侧设有用于供阳极流体流通的阳极流道101，阴极板件2的远离阳极板件1的一侧设有用于供阴极流体流通的阴极流道201；温度传感器3，温度传感器3设置于阳极板件1或阴极板件2的板体内部，且温度传感器3的探测端301延伸至阳极流道101或阴极流道201中；温度传感器3与位于外界的数据采集器4电性连接。

本实施例通过将温度传感器3设置在阳极板件1或阴极板件2的板体内部，并且将温度传感器3的探测端301延伸至阳极流道101或阴极流道201中，以此对流经阳极流道101的阳极流体或者流经阴极流道201的阴极流体进行直接接触的温度检测，提高温度检测的精准度，从而实现对双极板结构的各区域或局部点的温度进行有效检测。随后作业人员再通过位于外界的数据采集器4对温度传感器3所采集到的温度数据进行统一收集。

具体的，上述温度传感器3为热电偶温度传感器3。上述阳极板件1以及阴极板件2均为石墨板材质。

其中，在上述记载中关于“温度传感器3设置在阳极板件1/阴极板件2的板体内部”的成型工艺，可在阳极板件1/阴极板件2进行生产制造的过程中，先将阳极板件1/阴极板件2的成型浆料倒置至模具中，随后将预埋有温度传感器3埋的压板对成型浆料中进行模压成型，成型后温度传感器3自然而然地固定于阳极板件1/阴极板件2的一侧，从而达到将温度传感器3设置在阳极板件1/阴极板件2的板体内部的效果。要说明的是，以上成型工艺只是众多成型工艺中的其中一种工艺的例举说明，本申请并不对其成型工艺作具体限制要求。本领域技术人员在理解本申请的技术方案后，可无需付出创造性劳动地联想到其他成型工艺，以达到本申请中的“温度传感器3设置在阳极板件1/阴极板件2的板体内部”的具体结构，也应当属于本申请的保护范围。

作为上述实施例的优选方案，包括若干温度传感器3，若干温度传感器3分布于阳极流道101或阴极流道201的各区域。如此设置，通过设置多个温度传感器3对阳极流道101/阴极流道201中的多个区域进行分别检测，有助于进一步做出精准的故障诊断分析，确认双极板结构流道设计是否合理。

作为上述实施例的优选方案，温度传感器3与阳极流道101或阴极流道201的流道方向相互垂直设置。如此设置，由于阳极流道101或阴极流道201的流道方向通常与阳极板件1/阴极板件2的板面相互平行，即温度传感器3的设置方向与阳极板件1/阴极板件2的板面相互垂直。这是考虑到在温度传感器3预埋在阳极板件1/阴极板件2的加工过程中，便于采用机械臂等机械方式将温度传感器3垂直放置至阳极板件1/阴极板件2的板件浆料中。

作为上述实施例的优选方案，数据采集器4通过电路走线5与温度传感器3电性连接，电路走线5设置于阳极板件1或阴极板件2的板体内部。如此设置，采用电路走线5将数据采集器4与温度传感器3相互电性连接，结构简单实用性强。同时，将电路走线5采用与温度传感器3同样的设置方式将其设置在阳极板件1/阴极板件2的板体内部，避免电路走线5对阳极流体/阴极流体与膜电极组件8之间的化学反应造成不良影响。具体的，电路走线5可选择为柔性金属片或金属导线等。

作为上述实施例的优选方案，阳极板件1的靠近阴极板件2的一侧，以及阴极板件2的靠近阳极板件1的一侧均设有冷却通道6。如此设置，通过冷却通道6以供冷却剂流通，通过冷却剂带走双极板结构上的大部分热能，将双极板结构的温度维持在一定范围内。

进一步的，阳极板件1与阴极板件2之间设有密封垫层7，且密封垫层7设置于冷却通道6的边缘处。如此设置，通过密封垫层7避免冷却剂沿着冷却通道6的边缘，从阳极板件1与阴极板件2的连接处流淌至外部与膜电极组件8等零件相互接触，降低风险。

作为上述实施例的优选方案，阳极流道101设置为设置为直形结构或蛇形结构中的一种或多种；和/或，阴极流道201设置为设置为直形结构或蛇形结构中的一种或多种。如此设置，通过将阳极流道101/阴极流道201设计成直形结构或蛇形结构中的一种或多种，以增大阳极流体/阴极流体与膜电极组件8的活性区域的反应接触面积，有助于提高产生电能的效率。

本实施例还公开了一种燃料电池电堆，包括上述实施例中的双极板结构。如此设置，将上述实施例中的双极板结构应用至燃料电池电堆中，利用双极板结构中的将温度传感器3设置在阳极板件1或阴极板件2的板体内部，并且将温度传感器3的探测端301延伸至阳极流道101或阴极流道201中，以此对流经阳极流道101的阳极流体或者流经阴极流道201的阴极流体进行直接接触的温度检测，提高温度检测的精准度，从而实现对双极板结构的各区域或局部点的温度进行有效检测。随后作业人员再通过位于外界的数据采集器4对温度传感器3所采集到的温度数据进行统一收集。随后将膜电极组件8分别与阳极板件1/阴极板件2的设有阳极流道101/阴极流道201的一侧贴合，以使膜电极组件8能与阳极流体/阴极流体相互接触以进行化学反应。

需要说明的是，本实用新型公开的双极板结构及其燃料电池电堆的其它内容为现有技术，在此不再赘述。

另外，需要说明的是，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

此外，需要说明的是，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

以上仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种双极板结构，其特征在于，包括：

阳极板件以及阴极板件，所述阳极板件的远离所述阴极板体的一侧设有用于供阳极流体流通的阳极流道，所述阴极板件的远离所述阳极板件的一侧设有用于供阴极流体流通的阴极流道；

温度传感器，所述温度传感器设置于所述阳极板件或所述阴极板件的板体内部，且所述温度传感器的探测端延伸至所述阳极流道或所述阴极流道中；所述温度传感器与位于外界的数据采集器电性连接。

2.根据权利要求1所述的双极板结构，其特征在于：包括若干所述温度传感器，若干所述温度传感器分布于所述阳极流道或所述阴极流道的各区域。

3.根据权利要求1所述的双极板结构，其特征在于：所述温度传感器与所述阳极流道或所述阴极流道的流道方向相互垂直设置。

4.根据权利要求1所述的双极板结构，其特征在于：所述温度传感器为热电偶温度传感器。

5.根据权利要求1所述的双极板结构，其特征在于：所述数据采集器通过电路走线与所述温度传感器电性连接，所述电路走线设置于所述阳极板件或所述阴极板件的板体内部。

6.根据权利要求1所述的双极板结构，其特征在于：所述阳极板件的靠近所述阴极板件的一侧，以及所述阴极板件的靠近所述阳极板件的一侧均设有冷却通道。

7.根据权利要求6所述的双极板结构，其特征在于：所述阳极板件与所述阴极板件之间设有密封垫层，且所述密封垫层设置于所述冷却通道的边缘处。

8.根据权利要求1所述的双极板结构，其特征在于：所述阳极流道设置为设置为直形结构或蛇形结构中的一种或多种；和/或，所述阴极流道设置为设置为直形结构或蛇形结构中的一种或多种。

9.根据权利要求1所述的双极板结构，其特征在于：所述阳极板件以及所述阴极板件均为石墨板材质。

10.一种燃料电池电堆，其特征在于：包括如权利要求1-9任一项所述的双极板结构。

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