CN2879437Y - 可提高端部单电池性能的空冷型燃料电池 - Google Patents

可提高端部单电池性能的空冷型燃料电池 Download PDF

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沈建跃
曲平
康新
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Abstract

本实用新型公开了一种可提高端部单电池性能的空冷型燃料电池，它包括层叠设置的一组单电池，在所述一组单电池的两端分别设有端部单电池，其中单电池包括膜电极以及设置在膜电极两侧的双极板，端部单电池包括内侧的双极板、中间的膜电极和外侧的单极板，在双极板上设有流通冷却空气的双极板冷却流道。为了使端部单电池温度与其它部位的温度一致或接近，在双极板上设有冷却流道，而单极板上可以设置冷却流道，在完全满足冷却要求的基础上也可以取消冷却流道，当设置冷却孔流道，则采用冷却空气流通量小的冷却流道以降低端部单电池的冷却速度，为此有两种可行的方案，一是减少单极板冷却流道的数量，二是缩小单极板冷却流道的孔径。

Description

可提高端部单电池性能的空冷型燃料电池
一、技术领域
本实用新型涉及一种燃料电池，具体的说是一种可提高端部单电池性能的空冷型燃料电池。
二、背景技术
质子交换膜燃料电池是一种通过燃料和氧化剂的电化学反应产生电能的装置。该装置的核心部件是膜电极(Membrane Electrode Assembly，简称MEA)，由两张多孔性的气体扩散层和夹在中间的一片质子交换膜组成。在质子交换膜与气体扩散层(如碳纸)的界面上附着有电化学催化剂。膜电极的两面设有导流极板，阳极和阴极反应分别在极板的两侧同时发生的，称为双极板；一面紧靠电流集电器的导流极板，只有另一面与膜电极相连，反应只在一侧发生的，称为单极板。双极板或单极板上含有可供气体(如氢气或空气)流通的通道和冷却剂(如空气或水)流通的通道。燃料电池的单电池内只有一片膜电极，单电池在反应中可提供的电压低于1.0V，在燃料电池堆中，多于一片的单电池以串联的方式被组装在一个电堆中，燃料电池堆的输出电压是燃料电池堆中所有单电池电压的总和。当氢气由燃料电池堆的氢气入口进入双极板或单极板的氢气导流槽后，透过多孔性的气体扩散层(如碳纸)到达催化剂的表面。在催化剂的作用下，氢气发生电化学反应，氢原子失去电子成为正离子(质子)。电子通过多孔性的气体扩散层(如碳纸)和导电双极板或单极板到达用电器，再通过导电双极板或单极板及多孔性的导电材料(如碳纸)到达膜电极另一侧的催化剂表面。在催化剂的作用下，电子与透过多孔性的气体扩散层(如碳纸)到达催化剂表面的氧化剂(如氧气)和通过质子交换膜到达催化剂表面的质子发生电化学反应，生成反应产物(如水)。
燃料电池堆在运行过程中，除了输出电能之外，还产生相当的热量。输出的电流越大，产生的热量越多。如果这些热量不能及时排出燃料电池堆，燃料电池堆中的膜电极的温度会不断升高。当温度升高到质子交换膜的玻璃化温度时，质子交换膜会逐渐变软，在膜电极两边反应气体压力差的作用下，质子交换膜会很容易被击破，导致燃料和氧化剂混合在一起，引起燃烧或爆炸。通常有两种冷却方式将燃料电池堆在反应中产生的热量排出燃料电池堆：空冷型和液态冷却剂型。空冷型燃料电池堆利用环境中的空气作为冷却介质。温度低的空气通过温度高的双极板或单极板中的冷却流道时，通过热交换将双极板或单极板中的一部分热量带走，从而控制了燃料电池堆的反应温度。
在一般的空冷型燃料电池堆中，燃料电池堆两端的单极板的冷却流道与燃料电池堆中间的双极板的冷却流道完全一样。在燃料电池堆运行过程中，单极板冷却流道中通过的冷却空气流量与双极板冷却流道中通过的冷却空气流量一样。由于单极板与金属电流集电器紧紧靠在一起，因此除了通过单极板冷却流道中的冷却空气以外，(金属)电流集电器对单极板也有冷却作用。结果是，处于燃料电池堆两端的单电池的温度低于电堆中间的单电池的温度，导致燃料电池堆两端的膜电极的性能由于反应温度低而有所下降。而且，当反应气体经过温度低的单极板的导流槽时，其中的水蒸气会冷凝成液态水而留在单极板的导流槽中，甚至会堵塞导流槽。结果是，燃料电池堆两端的单电池的电压由于反应气体供应不足而比燃料电池堆中间的电压低。当导流槽中的气体通道被完全堵塞时，单电池的电压会降到0V以下，甚至出现反极现象。
三、发明内容
1、发明目的：本实用新型的目的是提供一种可提高端部单电池性能的空冷型燃料电池。
2、技术方案：本实用新型所述的一种可提高端部单电池性能的空冷型燃料电池，它包括层叠设置的一组单电池，在所述一组单电池的两端分别设有端部单电池，其中单电池包括膜电极以及设置在膜电极两侧的双极板，端部单电池包括内侧的双极板、中间的膜电极和外侧的单极板，其特征是：在双极板上设有流通冷却空气的双极板冷却流道。
为了使端部单电池中膜电极的反应温度与其它部位的膜电极的反应温度一致或接近，以提高端部单电池的性能，在双极板上设有流通冷却空气的冷却流道，而端部单电池中的单极板上可以设置冷却流道，在完全满足冷却要求的基础上也可以取消冷却流道，当设置冷却流道时，则采用冷却空气流通量小的冷却流道以降低端部单电池的冷却速度，使之与燃料电池其它部分的温度相一致，为此有两种可行的方案，一是减少单极板冷却流道的数量，二是缩小单极板冷却流道的孔径。
3、有益效果：本实用新型具有以下优点：(1)在保证整个燃料电池堆所有双极板的冷却孔加工精度与装配精度一致性的前提下，在端部单电池的单极板上设置冷却空气流通量小的单极板冷却流道，其有两种可行的方案，一是减少单极板冷却流道的数量，二是缩小单极板冷却流道的孔径；此外，在完全满足冷却要求的基础上也可以取消单极板冷却流道，只在双极板上设冷却流道。通过以上结构的改进，使端部单电池中膜电极的反应温度与其它部位的膜电极的反应温度一致或接近，从而提高了端部单电池的性能；(2)当反应气体经过单极板的导流槽时，不会因为端部单电池温度低而使水蒸气冷凝留在单极板的导流槽中，甚至堵塞导流槽的现象，保证了端部单电池的正常工作。
四、附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是不设冷却流道的单极板；
图3是冷却流道孔径缩小的单极板；
图4是冷却流道数量减少的单极板。
五、具体实施方式
下面通过附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
如图1所示，本实用新型所述的一种可提高端部单电池性能的空冷型燃料电池，它包括层叠设置的一组单电池，在所述一组单电池的两端分别设有端部单电池，其中单电池包括膜电极1以及设置在膜电极1两侧的双极板2，端部单电池包括内侧的双极板2、中间的膜电极1和外侧的单极板3，为了使端部单电池中膜电极1的反应温度与其它部位的膜电极1的反应温度一致或接近，以提高端部单电池的性能，在双极板2上设有流通冷却空气的双极板冷却流道4，而端部单电池中的单极板3在完全满足冷却要求的基础上可以取消冷却流道，如图1、图2，当设置单极板冷却流道5时，则采用冷却空气流通量小的冷却流道以降低端部单电池的冷却速度，使之与燃料电池其它部分的温度相一致，为此有两种可行的方案，一是减少单极板冷却流道的数量，如图4，二是缩小单极板冷却流道的孔径，如图3。

Claims (2)

1、一种可提高端部单电池性能的空冷型燃料电池，它包括层叠设置的一组单电池，在所述一组单电池的两端分别设有端部单电池，其中单电池包括膜电极(1)以及设置在膜电极(1)两侧的双极板(2)，端部单电池包括内侧的双极板(2)、中间的膜电极(1)和外侧的单极板(3)，其特征是：在双极板(2)上设有流通冷却空气的双极板冷却流道(4)。
2、根据权利要求1所述的一种可提高端部单电池性能的空冷型燃料电池，其特征是：在所述单极板(3)上设有冷却空气流通量小的单极板冷却流道(5)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104009241A (zh) * 2014-04-29 2014-08-27 南京双登科技发展研究院有限公司 一种增强燃料电池电堆散热的双极板
CN111640961A (zh) * 2020-06-04 2020-09-08 浙江锋源氢能科技有限公司 一种燃料电池模块和燃料电池堆
CN112397743A (zh) * 2019-08-14 2021-02-23 全球能源互联网研究院有限公司 一种固体氧化物燃料电池连接体
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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