双极板、燃料电池和燃料电池系统技术方案

本发明专利技术提供了一种双极板、燃料电池和燃料电池系统。双极板包括本体，本体的一个侧面上具有冷却流道，冷却流道为多路，且多路冷却流道中的至少两路冷却流道的冷却剂进口设置在局部反应高温区。由于设置有多路冷却流道，因而可以根据燃料电池的反应情况，在局部反应高温区内对应设置多路冷却流道的冷却剂进口，从而对燃料电池的局部反应高温区进行有针对性的多点降温，进而保证了质子交换膜的含水量，保证了燃料电池的电流密度稳定性和整体电能效率，保证了燃料电池的使用寿命。同时，本发明专利技术中的双极板具有结构简单，制造成本低的特点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种双极板、燃料电池和燃料电池系统。双极板包括本体，本体的一个侧面上具有冷却流道，冷却流道为多路，且多路冷却流道中的至少两路冷却流道的冷却剂进口设置在局部反应高温区。由于设置有多路冷却流道，因而可以根据燃料电池的反应情况，在局部反应高温区内对应设置多路冷却流道的冷却剂进口，从而对燃料电池的局部反应高温区进行有针对性的多点降温，进而保证了质子交换膜的含水量，保证了燃料电池的电流密度稳定性和整体电能效率，保证了燃料电池的使用寿命。同时，本专利技术中的双极板具有结构简单，制造成本低的特点。【专利说明】双极板、燃料电池和燃料电池系统
本专利技术涉及燃料电池
，更具体地，涉及一种双极板、燃料电池和燃料电池系统。
技术介绍
燃料电池是一种采用非燃烧的方式将化学能转化为电能的发电装置，具有环境友好、安全可靠和易于操作等优点。由于燃料电池不受卡诺循环的限制，其直接发电效率可达45%，热电联供效率可达90%以上，广泛应用于备用电源、分布式电站和汽车动力等多个领域。燃料电池种类较多，其中，质子交换膜燃料电池具有电流密度大、发电效率高和室温快速启动等优点。在质子交换膜燃料电池中，作为电解质的固态聚合物质子交换膜具有传递质子的功能。由于水分子是质子在质子交换膜中传递的重要载体，因而质子交换膜的含水量是影响燃料电池性能和效率的重要因素。在质子交换膜燃料电池运行时需要不断对质子交换膜进行加湿，从而保证质子交换膜燃料电池具有运行性能好、使用寿命长的特点。现有技术中对质子交换膜燃料电池进行加湿时常采用两种方式，一种是内部加湿方式，另一种是外部加湿方式。外部加湿方式是在质子交换膜燃料电池的外部、在反应气体进入质子交换膜燃料电池之前采用加湿系统对反应气体进行加湿。内部加湿方式不需要独立设置外部加湿装置，反应气体进入质子交换膜燃料电池内部后再进行加湿。对于备用电源等应用，基于系统复杂性和成本的考虑，一般采用内部加湿方式。现有技术中的燃料电池在燃料气体和氧还原气体的进口区域具有较高的环境温度，导致反应气体的相对湿度较低，使得该位置处的质子交换膜的含水量较低，从而导致燃料电池的局部电流密度较低，进而影响了燃料电池的整体效率。同时，由于质子交换膜局部含水量较低，容易发生局部破坏，从而影响影响燃料电池的使用寿命。另外，燃料电池反应过程中会生成水，使得气体出口处的相对湿度较高，在大电流情况下，容易发生燃料电池水淹的问题，从而影响燃料电池的性能与寿命。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种双极板、燃料电池和燃料电池系统，以解决现有技术中由于燃料电池内部局部环境温度过高而导致局部电流密度低、电能效率低的问题。为解决上述技术问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种双极板，包括本体，本体的一个侧面上具有冷却流道，冷却流道为多路，且多路冷却流道中的至少两路冷却流道的冷却剂进口设置在局部反应高温区。进一步地，局部反应高温区包括第一反应高温区和第二反应高温区，本体具有:第一气体进口，第一气体进口位于第一反应高温区内，多路冷却流道中的至少一路冷却流道的冷却剂进口位于第一反应高温区内；第二气体进口，第二气体进口位于第二反应高温区内，多路冷却流道中的至少另外一路冷却流道的冷却剂进口位于第二反应高温区内。进一步地，多路冷却流道中的至少两路冷却流道的冷却剂出口设置在局部反应低温区O进一步地，局部反应低温区包括第一反应低温区和第二反应低温区，本体包括:第一气体出口，第一气体出口位于第二反应低温区内，多路冷却流道中的至少一路冷却流道的冷却剂出口位于第二反应低温区内；第二气体出口，第二气体出口位于第一反应低温区内，多路冷却流道中的至少另外一路冷却流道的冷却剂出口位于第一反应低温区内。进一步地，冷却流道为两路，两路冷却流道包括第一冷却流道和第二冷却流道；本体具有贯通双极板厚度方向设置的如下结构:第一进液口，第一冷却流道的冷却剂进口与第一进液口连通；第一出液口，第一冷却流道的冷却剂出口与第一出液口连通，且第一进液口与第一出液口位于本体的第一侧；第二进液口，第二冷却流道的冷却剂进口与第二进液口连通；第二出液口，第二冷却流道的冷却剂出口与第二出液口连通，且第二进液口与第二出液口位于本体的与第一侧相对设置的第二侧。进一步地，第一冷却流道和第二冷却流道之间形成隔离脊；第一冷却流道和/或第二冷却流道具有间隔设置的流道沟和流道脊，流道沟为多个，流道脊为多个，多个流道沟和多个流道脊依次交替排列设置。进一步地，第一进液口和第二进液口位于局部反应高温区内；第一出液口和第二出液口位于局部反应低温区内。进一步地，冷却流道为U形流道。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种燃料电池，包括双极板，双极板为多个，双极板是上述的双极板，双极板具有冷却流道的一侧朝向另一个双极板设置。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种燃料电池系统，包括燃料电池和冷却控制系统，冷却控制系统与燃料电池连接，燃料电池是上述的燃料电池，冷却控制系统包括冷却控制单元，冷却控制单元为多个，多个冷却控制单元与燃料电池的双极板的多路冷却流道——对应设置。本专利技术中的双极板的本体的一个侧面上具有多路冷却流道，且多路冷却流道中的至少两路冷却流道的冷却剂进口设置在局部反应高温区。由于设置有多路冷却流道，因而可以根据燃料电池的反应情况，在局部反应高温区内对应设置多路冷却流道的冷却剂进口，从而对燃料电池的局部反应高温区进行有针对性的多点降温，进而保证了质子交换膜的含水量，保证了燃料电池的电流密度稳定性和整体电能效率，保证了燃料电池的使用寿命。同时，本专利技术中的双极板具有结构简单，制造成本低的特点。【专利附图】【附图说明】构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中:图1示意性示出了本专利技术中的双极板具有冷却流道一侧的结构示意图；图2示意性示出图1中的双极板的另一侧的结构示意图；图3示意性示出了本专利技术中的一个优选实施例中冷却流道的结构示意图；图4示意性示出了本专利技术中的膜电极组件的结构示意图；图5示意性示出了本专利技术中的燃料电池的结构示意图；图6示意性示出了本专利技术中的一个优选实施例中燃料电池系统中各部件的连接关系不意图；图7示意性示出了本专利技术中的另一个优选实施例中燃料电池系统中各部件的连接关系不意图；以及图8示意性示出了本专利技术中的另一个优选实施例中燃料电池系统中各部件的连接关系不意图。图中附图标记:10、本体；11、冷却流道；11a、冷却剂进口 ；llb、冷却剂出口 ；llc、第一冷却流道；I Id、第二冷却流道；lie、隔离脊；I If、流道沟；llg、流道脊；12、局部反应高温区；12a、第一反应高温区；12b、第二反应高温区；13、第一气体进口 ；14、第二气体进口 ；15、局部反应低温区；15a、第一反应低温区；15b、第二反应低温区；16、第一气体出口 ；17、第二气体出口 ；18、阳极板；19、阴极板；20、第一进液口 ；21、第一出液口 ；22、第二进液口 ；23、第二出液口 ；30、膜电极组件；31、膜电极冷却剂进口 ；32、膜电极冷却剂出口 ；33、燃料气体进口 ；34、氧还原气体进口 ；35、燃料气体出口 ；36、氧还原气体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双极板，包括本体（10），所述本体（10）的一个侧面上具有冷却流道（11），其特征在于，所述冷却流道（11）为多路，且多路所述冷却流道（11）中的至少两路所述冷却流道（11）的冷却剂进口（11a）设置在局部反应高温区（12）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汤浩，李扬，宋彦彬，殷聪，张占奎，
申请(专利权)人：中国东方电气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51