一种闭口质子交换膜燃料电池制造技术

本发明专利技术公开一种闭口质子交换膜燃料电池，包括电池组件和尾气处理装置，电池组件内部形成有气液通道，气液通道包括沿其流通方向依次形成的前电池段、加速段和后电池段，加速段用以供自前电池段输出的反应气和/或反应液加速通过并进入后电池段；尾气处理装置用于对处于加速段内的反应气和/或反应液作用，以获得去液反应气或者聚液反应气。本发明专利技术中，通过在前电池段和后电池段间设置加速段，有助于提高反应气和/或反应液自前电池段至后电池段的流通速度，再配合尾气处理装置，使得电池组件内的排水工作可快速进行而不影响电池组件内的电化学反应，并且分段排水的设置更有利于电池组件的彻底、高效排水，有助于提高排水可靠性。

A Closed Proton Exchange Membrane Fuel Cell

【技术实现步骤摘要】
一种闭口质子交换膜燃料电池
本专利技术涉及质子交换膜燃料电池
，特别涉及闭口质子交换膜燃料电池排积水的
，具体涉及一种闭口质子交换膜燃料电池。
技术介绍
在催化剂的作用下，质子交换膜燃料电池中的质子穿过质子交换膜到达阴极，反应气体(例如氢气和氧气)相互反应而实现转化化学能为电能的目的，具有能量转换效率高、噪音低、燃料来源广、无排放(反应产物为水)的优点，广泛应用于备用电源、汽车、小型电站及军用领域等。质子交换膜燃料电池在反应过程中会生成水，若水量偏多，则可能覆盖在催化层反应区域，形成水膜而限制氧气与催化层的接触，阻碍了反应气体到达催化层表面参与电化学反应；若水量偏少，则可能导致反应气体之间无法充分反应，同样影响电能转换效果，需要合理把控质子交换膜燃料电池内的水量。基于此，常规的开口式质子交换膜燃料电池可采用过量气体吹扫带走电池内反应生成的水，从而避免电池因水的堆积而造成电池的失效；而传统的闭口式质子交换膜燃料电池的出口是封闭状态的，无法直接利用过量反应气体将电池内的水吹扫出电池外，通常采用脉冲式或者重力式排水，但是脉冲式或者重力式排水方法仍然无法适配完全的闭口运行，且排水不够彻底及时，可靠性差。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提出一种闭口质子交换膜燃料电池，旨在解决传统闭口质子交换膜燃料电池排水效果不佳的问题。为实现上述目的，本专利技术提出的一种闭口质子交换膜燃料电池，包括：电池组件，内部形成有气液通道，所述气液通道包括沿其流通方向依次形成的前电池段、加速段和后电池段，所述加速段用以供自所述前电池段输出的反应气和/或反应液加速通过并进入所述后电池段；以及，尾气处理装置，用于对处于所述加速段内的反应气和/或反应液作用，以获得去液反应气或者聚液反应气。可选地，所述电池组件包括：沿流通方向依次层叠设置的多个单电池，每一所述单电池具有一反应腔，多个所述单电池的反应腔依次连通形成所述气液通道；以及，隔板，夹设于多个所述单电池中相邻的两个所述单电池之间，以将所述气液通道分隔出所述前电池段和所述后电池段，所述隔板的外形与两个所述单电池的夹持面形状相适配；其中，所述隔板开设有与所述前电池段的排气口连通设置的第一集气槽、以及与所述后电池段的进气口连通设置的第二集气槽，所述第一集气槽和所述第二集气槽相互连通以形成所述加速段。可选地，所述隔板由导体材料制成。可选地，所述第一集气槽与所述前电池段的排气口之间的连接处设有密封筋；和/或，所述第二集气槽与所述后电池段的进气口之间的连接处设有密封筋。可选地，所述第一集气槽和所述第二集气槽间通过一通道孔实现连通，其中：所述通道孔靠近所述第一集气槽的一段在靠近所述第一集气槽的方向上呈渐扩设置；和/或，所述通道孔靠近所述第二集气槽的一段在靠近所述第二集气槽的方向上呈渐扩设置。可选地，所述闭口质子交换膜燃料电池还包括单向阀，所述单向阀设于所述第二集气槽和所述后电池段的进气口之间，用于限制反应气和/或反应液从所述后电池段的进气口进入所述第二集气槽。可选地，所述尾气处理装置包括气液分离器和集水器，用于获得所述去液反应气，其中，所述气液分离器的输入管连通所述第一集气槽，所述气液分离器的气体输出管连通所述第二集气槽，所述气液分离器的液体输出管连通所述集水器。可选地，所述加速段靠近所述第二集气槽处设有吸液结构，所述吸液结构用于吸取所述去液反应气中的残余反应液。可选地，所述燃料电池包括位于流通方向前向的尾端单电池；所述尾气处理装置包括脉冲吹扫器，所述脉冲吹扫器用于获得所述聚液反应气，其中，所述脉冲吹扫器的输入管连通所述尾端单电池的排气口，所述脉冲吹扫器的输出管连通所述加速段。可选地，所述电池组件具有散热通道；所述隔板设有冷却结构，所述冷却结构作用于所述散热通道，以加速所述电池组件的散热。本专利技术提供的技术方案中，通过在所述前电池段和所述后电池段之间设置所述加速段，有助于提高反应气和/或反应液自所述前电池段至所述后电池段的流通速度，再配合所述尾气处理装置的作用，使得所述电池组件内的排水工作可快速进行而不影响所述电池组件的电化学反应，并且，分段排水的设置更有利于所述电池组件的彻底、高效排水，有助于提高排水可靠性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。图1为本专利技术提供的闭口质子交换膜燃料电池的一实施例的立体分解结构示意图；图2为图1中的隔板的结构示意图；图3为图1中的反应气和/或反应液的流通路径示意图。附图标号说明：本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。需要说明，若本专利技术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。另外，若本专利技术实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“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，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。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，也不在本专利技术要求的保护范围之内。质子交换膜燃料电池在反应过程中会生成水，若水量偏多，则可能覆盖在催化层反应区域，形成水膜而限制氧气与催化层的接触，阻碍了反应气体到达催化层表面参与电化学反应；若水量偏少，则可能导致反应气体之间无法充分反应，同样影响电能转换效果，需要合理把控质子交换膜燃料电池内的水量。基于此，常规的开口式质子交换膜燃料电池可采用过量气体吹扫带走电池内反应生成的水，从而避免电池因水的堆积而造成电池的失效；而传统的闭口式质子交换膜燃料电池的出口是封闭状态的，无法直接利用过量反应气体将电池内的水吹扫出电池外，通常采用脉冲式或者重力式排水，但是脉冲式或者重力式排水方法仍然无法适配完全的闭口运行，且排水不够彻底及时，可靠性差。鉴于此，本专利技术提供一种闭口质子交换膜燃料电池，图1至图3为本专利技术提供的闭口质子交换膜燃料电池的具体实施例。请参阅图1和图3，在本实施例中，所述闭口质子交换膜燃料电池100一般包括壳体，所述壳体的内部形成有安装腔，所述安装腔具有供纯反应气输入的管道而无供反应气和/或反应液输出的管道。所述闭口质子交换膜燃料电池100包括电池组件1以及尾气处理装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种闭口质子交换膜燃料电池，其特征在于，包括：电池组件，内部形成有气液通道，所述气液通道包括沿其流通方向依次形成的前电池段、加速段和后电池段，所述加速段用以供自所述前电池段输出的反应气和/或反应液加速通过并进入所述后电池段；以及，尾气处理装置，用于对处于所述加速段内的反应气和/或反应液作用，以获得去液反应气或者聚液反应气。

【技术特征摘要】
1.一种闭口质子交换膜燃料电池，其特征在于，包括：电池组件，内部形成有气液通道，所述气液通道包括沿其流通方向依次形成的前电池段、加速段和后电池段，所述加速段用以供自所述前电池段输出的反应气和/或反应液加速通过并进入所述后电池段；以及，尾气处理装置，用于对处于所述加速段内的反应气和/或反应液作用，以获得去液反应气或者聚液反应气。2.如权利要求1所述的闭口质子交换膜燃料电池，其特征在于，所述电池组件包括：沿流通方向依次层叠设置的多个单电池，每一所述单电池具有一反应腔，多个所述单电池的反应腔依次连通形成所述气液通道；以及，隔板，夹设于多个所述单电池中相邻的两个所述单电池之间，以将所述气液通道分隔出所述前电池段和所述后电池段，所述隔板的外形与两个所述单电池的夹持面形状相适配；其中，所述隔板开设有与所述前电池段的排气口连通设置的第一集气槽、以及与所述后电池段的进气口连通设置的第二集气槽，所述第一集气槽和所述第二集气槽相互连通以形成所述加速段。3.如权利要求2所述的闭口质子交换膜燃料电池，其特征在于，所述隔板由导体材料制成。4.如权利要求2所述的闭口质子交换膜燃料电池，其特征在于，所述第一集气槽与所述前电池段的排气口之间的连接处设有密封筋；和/或，所述第二集气槽与所述后电池段的进气口之间的连接处设有密封筋。5.如权利要求2所述的闭口质子交换膜燃料电池，其特征在于，所述第一集气槽和所述第二集气槽间通过一通道孔实现连通，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴后昌，周浩然，孟凯，张永林，王旺平，
申请(专利权)人：武汉轻工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42