CN2524379Y - 气冷贯通式质子交换膜燃料电池导流板 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是一种质子交换膜燃料电池上采用的气冷贯通式质子交换膜燃料电池导流板，其面上有多条贯通整个导流板的导流槽，导流槽直接与大气相通，气流进出口处断面面积大于导流槽断面面积，导流槽的宽度和深度不变或变化，导流槽的形状为直线、折线或曲线，导流板的材料为金属或非金属制成，导流板形状为矩型、方形、圆形、三角形或其它多边形；导流板的配气方式：一端进气、两端进气或中间进气；采用空气冷却方式，散热空气槽与导流槽在同一面上或在导流槽的背面。
Description
所属技术领域
本实用新型属于燃料电池领域，尤其涉及到质子交换膜燃料电池的导流板结构和散热方式的改进。
技术背景
众所周知，燃料电池是一种将燃料的化学能直接转换成电能的装置。现有燃料电池的散热方式均为水冷式，并配有复杂的冷却水循环系统，气体导流板上的导流槽均为封闭式，见图1；导流板(A)上的导流槽(B)与大气隔绝；孔(C)是空气进入导流槽(B)的入口，孔(D)是流动空气离开导流槽(B)的出口，(F)代表空气流动方向；用导流板(A)组合成的燃料电池，需要配备相应的配气系统和水冷却系统，包括气(水)泵、配气(水)管路等，其结构相当复杂，并且气(水)泵也要消耗较多能量，不能实现常压下供气，限制了燃料电池在中小功率动力电源方面的应用。
本实用新型的目的是将燃料电池空气导流板上的封闭式导流槽，改进为在整个导流板上呈贯通式，直接与大气相通的贯通式燃料电池导流板，将水冷式改为气冷式。燃料电池使用常压氢气为燃料、常压空气为氧化剂，即可正常发电。当此种结构燃料电池应用于便携式电源时，能大大简化控制和配气以及冷却系统。
发明内容
本实用新型为燃料电池提供一种气冷贯通式燃料电池导流板见图2，在导流板(A1)上有5-100条贯穿整个导流板(A1)的导流槽(B1)，其直接于大气相通；气流进出口处呈喇叭形状，其断面面积大于导流板内导流槽断面面积0.1-5mm2；导流板(A1)上的导流槽(B1)的槽宽可变化或不变化，槽宽为0.5-20mm；导流槽(B1)的形状为直线、曲线或折线，见图3：b1导流槽呈直线形；b2导流槽呈曲线形；b3导流槽呈折线形状。导流槽(B1)之槽底呈平面、台阶形状、波浪状或其它曲面形状，见图4：E1导流槽槽底呈台阶形；E2导流槽槽底呈波浪形；槽的深度变化或不变化，其深度为0.1-3mm；导流板的进气形式采用一端进气、两端进气或中间进气等多种形式，见图5：图5(一)，表示一端进气，一端出气；图5(二)，表示两端进气，中间出气；图5(三)，表示中间进气，两端出气；制作导流板的材料用金属材料，如经表面处理的不锈钢、铜、铁等，或采用非金属材料，如石墨板、导电塑料、复合材料等；导流板的形状采用矩形、方形、圆形、椭圆、三角形或其它多边形等，见图6；散热方式为空气冷却，通过反应空气直接把热量带出，或通过增设散热板来实现，散热板每个发电单元设一片或数个发电单元设一片，散热板上导流槽的布置和形状与导流板类似，散热板上空气的进气方式及进气方向与导流板相同或不同。散热空气槽与导流槽在同一面上，或在导流槽的背面，见图7。
本实用新型可达到的效果是：在燃料电池上采用气冷贯通式导流板后，空气能在常压下从导流板外直接进入导流板，通过改变导流槽的分布、形状以及槽断面的变化，达到在常压下保证燃料电池正常发电的效果，使用常压空气，改变了现有燃料电池通过冷却水系统对电堆散热的方法，简化了燃料电池系统，降低了成本，为中小功率的燃料电池作为动力电源，为使其应用于电动自行车、电动助动车、电动休闲车及便携式燃料电池电源等领域，创造了条件。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明
图1是现有封闭式导流板示意图
图2是本实用新型气冷贯通式导流板示意图
图3是本实用新型导流槽的形状变化示意图
其中图3(b1)导流槽为直线，图3(b2)导流槽为曲线，图3(b3)导流槽为折线
图4是本实用新型导流槽之槽底形状变化示意图
其中图4(一)导流槽槽底为台阶形状，图4(二)导流槽槽底为波浪形状
图5是本实用新型导流板的多种进气形式示意图
图6是本实用新型导流板的形状变化示意图
其中图6(一)是圆形导流板，图6(二)是正方形导流板，图6(三)是正八边形导流板
图7是本实用新型散热空气槽在导流槽的背面示意图。
图中：
A-封闭式导流板
B-封闭式导流槽
C-空气入口
D-空气出口
F-代表空气流动方向
G-代表散热空气槽
A1-气冷贯通式导流板
B1-贯通式导流槽
b1-贯通式导流板上直线形导流槽
b2-贯通式导流板上曲线形导流槽
b3-贯通式导流板上折线形导流槽
E-贯通式导流槽槽底
E1-台阶形
E2-波浪形
A1(一)-圆形气冷贯通式导流板
A1(二)-正方形气冷贯通式导流板
A1(三)-多边形气冷贯通式导流板
具体实施方式
实施例1
图2是气冷贯通式燃料电池导流板，选用非金属材料石墨板，其外型尺寸为50mm×75mm，长方形，在导流板上制作宽度为1.2mm、深度为2mm、长度为50mm的导流槽50条，其槽宽为不变化，导流槽形状为直线形，槽底呈台阶形状，槽断面为1.2×2mm2，槽进出口断面为1.6×2.2mm2，导流板为一端进气，一端出气，散热方式为空气冷却，每5组发电单元配一块散热板，散热空气槽在导流槽的背面。用此种导流板组成55片膜电极的电堆，在常温、常压下发电达到300W，能将其装在电动自行车上使用。
实施例2
图6A1(一)是气冷贯通式燃料电池导流板，选用金属材料不锈钢板，其外型尺寸为Φ100mm的圆，在导流板上制作10条导流槽，其槽宽在1-10之间变化，槽深在1-1.5mm之间变化，槽底呈波浪形状，导流板为中间进气，散热方式为空气冷却，每个发电单元设一片散热板，用此种导流板组成60片膜电极的电堆，在常温、常压下发电达到400W。
实施例3
图6A1(三)是气冷贯通式燃料电池导流板，选用非金属材料石墨板，制成正八边形导流板，正八边形对边矩离为300mm，在导流板上制作宽度为1.1mm、深度为1.2mm的导流槽100条，其槽宽为不变化，导流槽形状为曲线形，槽底呈波浪形状，槽断面面积为1.1×1.2mm2，槽进口断面为12×1.5mm2，进气方式为一端进气，一端出气，散热方式为空气冷却，通过反应空气直接把热量带出，用此种导流板组成60片膜电极的电堆，在常温、常压下发电达到800W。
Claims (9)
1、一种气冷贯通式质子交换膜燃料电池导流板，其特征在于导流板(A1)上有5-100条平行贯穿整个导流板(A1)的导流槽(B1)，其直接与大气相通，气流进出口处呈喇叭形状，使其断面面积大于导流板内导流槽断面面积，并且其散热方式为通过空气冷却。
2、根据权利要求1所述的气冷贯通式质子交换膜燃料电池导流板，其特征在于导流板(A1)上槽宽为0.5-5mm的导流槽(B1)，其槽宽相等或不相等。
3、根据权利要求1所述的气冷贯通式质子交换膜燃料电池导流板，其特征在于导流槽(B1)的形状，为直线、曲线或折线。
4、根据权利要求1所述的气冷贯通式质子交换膜燃料电池导流板，其特征在于导流槽(B1)之槽底呈平面、台阶形状、波浪状或其它曲面形状。
5、根据权利要求1所述的气冷贯通式质子交换膜燃料电池导流板，其特征在于导流槽(B1)的深度，变化或不变化，深度为0.1-3mm。
6、根据权利要求1所述的气冷贯通式质子交换膜燃料电池导流板，其特征在于导流板的进气形式采用一端进气、两端进气或中间进气。
7、根据权利要求1所述的气冷贯通式质子交换膜燃料电池导流板，其特征在于导流板的材质是金属材料或非金属材料。
8、根据权利要求1所述的气冷贯通式质子交换膜燃料电池导流板，其特征在于导流板的形状是矩形、方形、圆形、三角形或其它多边形。
9、根据权利要求1所述的气冷贯通式质子交换膜燃料电池导流板，其特征在于电堆的散热方式为通过空气冷却。散热空气槽与导流槽(B1)在同一面上，或在导流槽(B1)的背面。
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