CN221080055U - 风冷堆芯模组 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种风冷堆芯模组，包括导风壳和堆芯，导风壳具有多组导风孔组，多组导风孔组沿导风壳的周向分布在导风壳的不同的侧面上；堆芯设置在导风壳内且具有空气流道和氢气流道，堆芯包括双极板，双极板由两个金属板连接组成，两个金属板连接形成沿堆芯的长度方向和/或宽度方向延伸的换热流道，换热流道避让空气流道和氢气流道，换热流道的至少一个开口朝向其中一组导风孔组，从导风孔组进入导风壳内的气流流经换热流道并对堆芯换热。通过本实用新型提供的技术方案，能够解决现有技术中燃料电池堆芯采用水泵和冷却液冷却时成本高的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及堆芯风冷技术领域，具体而言，涉及一种风冷堆芯模组。
背景技术
燃料电池堆芯由双极板、密封圈、膜电极等零部件组成，目前国内双极板结构设计成两面金属板通过挤压形成一张双面金属板。为降低燃料电池系统内部电化学反应生成热量，该金属板内部有流动冷却液进行降温，同时为提高燃料电池系统电堆降温效果，燃料电池系统配有水泵，为其提高冷却效率及保证系统冷却管路液体顺利流通，但水泵及冷却液会造成燃料电池成本增加。
实用新型内容
本实用新型提供了一种风冷堆芯模组，以解决现有技术中的燃料电池堆芯采用水泵和冷却液冷却时成本高的问题。
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种风冷堆芯模组，包括：导风壳，具有多组导风孔组，多组导风孔组沿导风壳的周向分布在导风壳的不同的侧面上；堆芯，设置在导风壳内且具有空气流道和氢气流道，堆芯包括双极板，双极板由两个金属板连接组成，两个金属板连接形成沿堆芯的长度方向和/或宽度方向延伸的换热流道，换热流道避让空气流道和氢气流道，换热流道的至少一个开口朝向其中一组导风孔组，从导风孔组进入导风壳内的气流流经换热流道并对堆芯换热。
进一步地，换热流道为多个，多个换热流道呈网状分布且两端均沿堆芯的长度方向或宽度方向贯穿双极板。
进一步地，两个金属板相对的一侧均设置有用于组成换热流道的子流道组，子流道组由多个贯穿金属板的长度方向、宽度方向的长槽组成。
进一步地，多个长槽之间形成多个凸起，任意位于两个相交的换热流道的交汇位置的凸起的外周面均倒圆角。
进一步地，双极板由两个金属板摩擦焊接成型。
进一步地，导风壳沿水平周向上的一侧具有可拆卸的端板，导风孔组避让端板设置。
进一步地，导风壳还具有多个固定支脚，多个固定支脚避让端板设置并沿导风壳的水平周向分布在导风壳的其他表面底部。
进一步地，双极板为至少两个，堆芯还包括膜电极，任意两个双极板之间具有一个膜电极。
进一步地，堆芯还包括密封圈，任意相邻的膜电极和双极板之间设置有一个密封圈。
进一步地，氢气流道包括设置在双极板上的氢气入口和氢气出口，空气流道包括设置在双极板上的空气入口和空气出口，氢气入口、空气入口、氢气出口、空气出口沿双极板的周向顺次分布。
应用本实用新型的技术方案，提供了一种风冷堆芯模组，包括导风壳和堆芯，导风壳具有多组导风孔组，多组导风孔组沿导风壳的周向分布在导风壳的不同的侧面上；堆芯设置在导风壳内且具有空气流道和氢气流道，堆芯包括双极板，双极板由两个金属板连接组成，两个金属板连接形成沿堆芯的长度方向和/或宽度方向延伸的换热流道，换热流道避让空气流道和氢气流道，换热流道的至少一个开口朝向其中一组导风孔组，从导风孔组进入导风壳内的气流流经换热流道并对堆芯换热。采用该方案，每个双极板上均具有换热流道，并通过风冷方式实现对双极板以及双极板所在堆芯的冷却，相较于现有技术中采用水泵和冷却液对堆芯进行冷却的方式，本方案在保证对堆芯的冷却效果的同时降低了对堆芯模组的加工成本，同时降低了堆芯的整体重量，有利于实现堆芯的小型化和轻量化。另一方面，其中一组导风孔组朝向换热流道，以便于从导风孔组进入的气流可以直接进入换热流道并对堆芯换热，导风壳有利于对气流的汇聚，有利于提高对堆芯的换热效果。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1示出了本实用新型的实施例提供的堆芯的结构示意图；
图2示出了图1的堆芯中的金属板的结构示意图；
图3示出了本实用新型的实施例提供的导风壳的结构示意图；
图4示出了图3的导风壳在另一视角下的结构示意图；
图5示出了图3的导风壳的端板拆卸后的结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、导风壳；101、导风孔组；11、端板；12、固定支脚；
20、堆芯；201、空气流道；2011、空气入口；2012、空气出口；202、氢气流道；2021、氢气入口；2022、氢气出口；203、换热流道；2031、子流道组；21、双极板；211、金属板；2111、凸起；22、膜电极；23、密封圈。
具体实施方式
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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
如图1至图5所示，本实用新型的实施例提供了一种风冷堆芯模组，包括：导风壳10，具有多组导风孔组101，多组导风孔组101沿导风壳10的周向分布在导风壳10的不同的侧面上；堆芯20，设置在导风壳10内且具有空气流道201和氢气流道202，堆芯20包括双极板21，双极板21由两个金属板211连接组成，两个金属板211连接形成沿堆芯20的长度方向和/或宽度方向延伸的换热流道203，换热流道203避让空气流道201和氢气流道202，换热流道203的至少一个开口朝向其中一组导风孔组101，从导风孔组101进入导风壳10内的气流流经换热流道203并对堆芯20换热。
在本实施例中，每个双极板21上均具有换热流道203，并通过风冷方式实现对双极板21以及双极板21所在堆芯的冷却，相较于现有技术中采用水泵和冷却液对堆芯进行冷却的方式，本实施例在保证对堆芯的冷却效果的同时降低了对堆芯模组的加工成本，同时降低了堆芯的整体重量，有利于实现堆芯的小型化和轻量化。另一方面，其中一组导风孔组101朝向换热流道203，以便于从导风孔组101进入的气流可以直接进入换热流道203并对堆芯换热，导风壳10有利于对气流的汇聚，有利于提高对堆芯的换热效果。
具体地，操作人员可通过风机等导风设备或风冷堆芯模组所处环境中的风冷管路等实现对导风壳10内换热气流的供给，保证对内部堆芯20换热的可靠性的同时提高换热气流的流动效果。
如图1和图2所示，换热流道203为多个，多个换热流道203呈网状分布且两端均沿堆芯20的长度方向或宽度方向贯穿双极板21。
这样设置，有利于对堆芯20的全面换热并提高换热面积。在本实施例中，换热流道203包括7个沿堆芯20的长度方向延伸的第一流道以及6个沿堆芯20的宽度方向延伸的第二流道。可以理解的是，在保证堆芯20功能以及换热的全面性的基础上，换热流道203的延伸方向、数量等均可根据实际情况调整，在此不一一举例。
如图2所示，两个金属板211相对的一侧均设置有用于组成换热流道203的子流道组2031，子流道组2031由多个贯穿金属板211的长度方向、宽度方向的长槽组成。
在本实施例中，两个子流道组2031在两个金属板211连接后即可对接形成多个相互交错的换热流道，便于换热流道203的快速成型。子流道组2031由多个长槽加工成型，有利于子流道组2031的加工。
具体地，多个长槽之间形成多个凸起2111，任意位于两个相交的换热流道203的交汇位置的凸起2111的外周面均倒圆角。这样设置，有利于提高气流在换热流道203中的流通效果。
进一步地，双极板21由两个金属板211摩擦焊接成型。这样设置，有利于双极板21的加工。可以理解的是，双极板21的两个金属板211的成型方式不仅限于摩擦焊接，在此不一一举例。
如图3至图5所示，导风壳10沿水平周向上的一侧具有可拆卸的端板11，导风孔组101避让端板11设置。这样设置，有利于堆芯20的拆装。具体地，导风孔组101由覆盖导风壳10表面的多个导风孔形成，本实施例中的导风壳10为矩形块状态壳体，导风壳10沿水平周向上的一侧侧壁为可拆卸地端板11，多组导风孔组101分布在导风壳10沿水平周向上的其他三个表面上，堆芯20竖直设置在导风壳10内，多个换热流道203所在的平面竖直设置，沿水平方向延伸的换热流道203的一侧开口朝向一组导风孔组101设置，空气流道201和氢气流道202相互平行且均贯穿堆芯20，空气流道201和/或氢气流道202的两端开口分别朝向另外两组导风孔组101设置，这样设置，使得反应所需的空气与散热所需的空气分别经由不同的流道，含有杂质的空气不再与膜电极接触，避免对膜电极产生影响。
具体地，导风壳10还具有多个固定支脚12，多个固定支脚12避让端板11设置并沿导风壳10的水平周向分布在导风壳10的其他表面底部。这样设置，有利于对导风壳10的支撑和固定。具体地，固定支脚12上具有定位孔，操作人员可根据实际情况将导风壳10移动至所需位置并通过定位组件穿过定位孔，实现对导风壳10以及导风壳10内的堆芯20位置的固定。
如图1所示，双极板21为至少两个，堆芯20还包括膜电极22，任意两个双极板21之间具有一个膜电极22。本实施例中的堆芯20由两个双极板21组成，操作人员可根据实际情况对双极板21和膜电极22的数量进行调整，以得到需要的堆芯20。
在本实施例中，堆芯20还包括密封圈23，任意相邻的膜电极22和双极板21之间设置有一个密封圈23。这样设置，保证双极板21与膜电极22之间密封的可靠性，避免堆芯20的氢气流道202和/或空气流道201出现外漏的情况，进而保证堆芯20的可靠性。
如图2所示，氢气流道202包括设置在双极板21上的氢气入口2021和氢气出口2022，空气流道201包括设置在双极板21上的空气入口2011和空气出口2012，氢气入口2021、空气入口2011、氢气出口2022、空气出口2012沿双极板21的周向顺次分布。在本实施例中，可先加工双极板上的氢气入口2021、空气入口2011、氢气出口2022、空气出口2012，之后避让上述入口和出口加工长槽以形成子流道组2031。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种风冷堆芯模组，其特征在于，包括：
导风壳(10)，具有多组导风孔组(101)，多组所述导风孔组(101)沿所述导风壳(10)的周向分布在所述导风壳(10)的不同的侧面上；
堆芯(20)，设置在所述导风壳(10)内且具有空气流道(201)和氢气流道(202)，所述堆芯(20)包括双极板(21)，所述双极板(21)由两个金属板(211)连接组成，两个所述金属板(211)连接形成沿所述堆芯(20)的长度方向和/或宽度方向延伸的换热流道(203)，所述换热流道(203)避让所述空气流道(201)和所述氢气流道(202)，所述换热流道(203)的至少一个开口朝向其中一组所述导风孔组(101)，从所述导风孔组(101)进入所述导风壳(10)内的气流流经所述换热流道(203)并对所述堆芯(20)换热。
2.根据权利要求1所述的风冷堆芯模组，其特征在于，所述换热流道(203)为多个，多个所述换热流道(203)呈网状分布且两端均沿所述堆芯(20)的长度方向或宽度方向贯穿所述双极板(21)。
3.根据权利要求2所述的风冷堆芯模组，其特征在于，两个所述金属板(211)相对的一侧均设置有用于组成所述换热流道(203)的子流道组(2031)，所述子流道组(2031)由多个贯穿所述金属板(211)的长度方向、宽度方向的长槽组成。
4.根据权利要求3所述的风冷堆芯模组，其特征在于，多个所述长槽之间形成多个凸起(2111)，任意位于两个相交的所述换热流道(203)的交汇位置的所述凸起(2111)的外周面均倒圆角。
5.根据权利要求1所述的风冷堆芯模组，其特征在于，所述双极板(21)由两个所述金属板(211)摩擦焊接成型。
6.根据权利要求1所述的风冷堆芯模组，其特征在于，所述导风壳(10)沿水平周向上的一侧具有可拆卸的端板(11)，所述导风孔组(101)避让所述端板(11)设置。
7.根据权利要求6所述的风冷堆芯模组，其特征在于，所述导风壳(10)还具有多个固定支脚(12)，多个所述固定支脚(12)避让所述端板(11)设置并沿所述导风壳(10)的水平周向分布在所述导风壳(10)的其他表面底部。
8.根据权利要求1所述的风冷堆芯模组，其特征在于，所述双极板(21)为至少两个，所述堆芯(20)还包括膜电极(22)，任意两个所述双极板(21)之间具有一个所述膜电极(22)。
9.根据权利要求8所述的风冷堆芯模组，其特征在于，所述堆芯(20)还包括密封圈(23)，任意相邻的所述膜电极(22)和所述双极板(21)之间设置有一个所述密封圈(23)。
10.根据权利要求1所述的风冷堆芯模组，其特征在于，所述氢气流道(202)包括设置在所述双极板(21)上的氢气入口(2021)和氢气出口(2022)，所述空气流道(201)包括设置在所述双极板(21)上的空气入口(2011)和空气出口(2012)，所述氢气入口(2021)、所述空气入口(2011)、所述氢气出口(2022)、所述空气出口(2012)沿所述双极板(21)的周向顺次分布。
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