一种燃料电池用预热型端板制造技术

本发明专利技术涉及一种具有为冷却液预热功能的燃料电池用端板。预热板在端板的一侧，冷却液流场在端板的另一侧。通过在端板上增加预热板和液体流场，实现在燃料电池冷启动过程中，冷却液在端板中被加热，从而简化燃料电池冷却液预热系统。冷却液在燃料电池堆的端板中被加热后即时通入燃料电池堆，使得燃料电池堆能够被迅速升温，达到提高燃料电池快速冷启动性能、节省能耗、简化冷却液加热系统、增大燃料电池发电系统体积比功率的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池用预热型端板
本专利技术涉及一种质子交换膜燃料电池用双极板设计
，具体涉及一种燃料电池用预热型端板。
技术介绍
氢能作为一种绿色能源载体可由弃风或弃光能源电解水获得，被认为是一种未来的可再生能源。燃料电池以氢气为燃料，将氢能中的化学能转变为电能，其应用领域遍及分布式固定电站、移动电源等，其中作为电动汽车的驱动电源组成的燃料电池汽车具有加氢速度快、续航里程长等优点被认为是传统汽油车的理想替代品。端板是氢燃料电池的关键部件之一，传统燃料电池端板具有封装、固定燃料电池堆、提供阴阳极和冷却液进出口、密封等重要作用。当前燃料电池-30℃低温存储和冷启动是燃料电池的研究热点和难点。燃料电池处于0℃以下时，发电过程产生的水将结冰，严重影响燃料电池反应气体的传质过程，使得发电性能较低，严重时导致燃料电池冷启动失败。从而，在燃料电池冷启动过程中需要快速将燃料电池堆的温度升至0℃以上，使得水以液态存在。传统燃料电池冷启动时，方式之一是将外置冷却液罐中的冷却液加热经过保温管路通入燃料电池堆中，辅助燃料电池升温；或通过保温加热管路为冷却液升温再通入燃料电池堆中。在此过程中，整体加热冷却液罐将耗费较长时间和能量，而布置保温加热管路会增加燃料电池发电系统的体积而降低发电系统的体积比功率。因此，在确保冷启动成功的同时，有待进一步减少冷启动时间、降低升温能耗和提高燃料电池发电系统的体积比功率。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提供一种燃料电池用预热型端板，通过在传统端板两侧分别增加预热板和液体流场，在燃料电池低温冷启动过程中，当冷却液流经端板时被加热，同时端板也被加热，最大限度节省能耗；冷却液在端板流场中被动态加热，即热即用，最大限度节省时间；被加热的冷却液直接进入电池堆，不需经过管道传输最大限度节省空间。从而实现快速高效的燃料电池低温冷启动过程。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种燃料电池用预热型端板，包括端板主体，其特征在于，端板主体的一面设置有预热板，端板主体的另外一面与预热板对应的位置设置有冷却液流场，预热板上设置有加热装置，预热板经过加热装置加热后将流经冷却液流场的冷却液加热。所述端板主体具有预热板的一面设置有预热板放置槽，预热板设置在预热板放置槽中。所述加热装置包括电阻丝布线场和设置在电阻丝布线场中的电阻丝，电阻丝布线场设置在预热板朝向端板主体的一侧。所述冷却液流场的外侧还设置有流场盖板。预热板的外侧还设置有预热板盖板。所述冷却液流场采用平行流场。端板主体其中一个侧面设置有与冷却液流场相通的冷却液进入端板入口，端板主体设置有冷却液流场的一面位于端板上部设置有冷却液进入燃料电池堆入口，端板主体设置有预热板放置槽的一面位于预热板放置槽的下部设置有贯穿端板的冷却液出口，冷却液经冷却液进入端板入口进入到冷却液流场中，经加热后从冷却液进入燃料电池堆入口进入燃料电池，经热交换后从冷却液出口排出。所述冷却液进入燃料电池堆入口和冷却液出口的两侧设置有阴阳极气体进出口。所述流场盖板和冷却液流场之间还设置有流场密封圈，冷却液流场的四周设置有密封圈槽，流场密封圈设置在密封圈槽中。所述预热板或预热板盖板采用绝缘导热陶瓷或表面经过绝缘处理的金属板。本专利技术具有如下的技术效果：1）通过对预热型端板的设计，可快速对冷却液进行加热升温，并使得燃料电池迅速升温至0℃以上，从而实现燃料电池的快速低温冷启动过程；2）最大限度减少了冷却液预热时间、降低了预热能耗、简化了燃料电池发电系统中的预热系统、提高了燃料电池发电系统的体积比功率。附图说明下面结合附图做进一步的说明。图1为本专利技术所述燃料电池用预热型端板的分解结构示意图；图2为图1中端板主体的A面结构示意图；图3为图1中端板主体的B面结构示意图；图4为图1中流场盖板的结构示意图；图5为图1中流场密封圈的结构示意图；图6为图1中预热板的正面结构示意图。其中：端板主体10、预热板放置槽101、冷却液进入燃料电池堆入口102、冷却液出口103、阴阳极气体进出口104、冷却液流场111、密封圈槽113、冷却液进入端板入口121、电阻丝布线孔122、预热板20、电阻丝布线场21、密封胶槽22、电阻丝布线进出口23、预热板盖板30、流场盖板40、固定片41、固定孔411、流场密封圈50。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的仅用以解释本专利技术，而不构成对本专利技术的限制。一种燃料电池用预热型端板，如图1所示，包括端板主体10，端板主体10为矩形薄板，其具有正反两面，其中面向燃料电池外侧的一面为Ａ面（设置有预热板的一面），另外一面也就是面向燃料电池其它部件的一面为Ｂ面（设置有冷却液流场的一面）。端板主体10的A面的中部设置有向板平面内凹陷的预热板放置槽101，预热板放置槽101中设置有预热板20，预热板20的外侧设置设预热板盖板30，预热板盖板30将预热板20封盖在预热板放置槽101中。端板主体10的B面的中心设置有冷却液流场111，冷却液流场外侧设置有流场盖板40，流场盖板40将冷却液流场111封盖。图2是端板主体10的A面结构示意图，端板主体10的A面的中心向内凹陷形成预热板放置槽101，预热板放置槽101四周没有凹陷的部分形成A面的矩形外框，矩形外框的下边上设置有贯穿端板主体10的冷却液出口103，冷却液出口103的两侧还设置有贯穿端板主体的阴阳极气体进出口104。图3是端板主体10的B面结构示意图。B面中心与预热板放置槽101对应的位置设置有冷却液流场111，冷却液流场111采用平行流道设计，其中流道与端板主体10的长度方向保持一致，所述长度方向为A面或B面的最长边的延伸方向，端板上边设置有冷却液进入燃料电池堆入口102，冷却液进入燃料电池堆口入102的两侧还设置有贯穿端板主体的阴阳极气体进出口104。冷却液流场111四周的B面上形成B面矩形外框，B面矩形外框的四边上均设置有冷却液流场盖板定位孔112。冷却液流场111的四周设置有密封圈槽113。端板主体10具有位于长度方向两侧的两个侧面，其中一个侧面上设置有与冷却液流场111相通的冷却液进入端板入口121，另外一个侧面上设置有与预热板放置槽101相通的电阻丝布线孔122。如图4所示，流场盖板40包括盖板主体，盖板主体的四周边缘上伸出有固定片41，固定片41上设置有固定孔411，固定孔411与B面上的冷却液流场盖板定位孔112位置对应，螺栓穿过固定孔411和定位孔112后将流场盖板40固定在端板主体10的B面上，从而将冷却液流场111封盖，为了保证密封效果，盖板主体的B面和流场盖板40之间还设置有流场密封圈50，流场密封圈50设置在冷却液流场111四周的密封圈槽113内。盖板上部设置有与冷却液进入燃料电池入口10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池用预热型端板，包括端板主体，其特征在于，端板主体的一面设置有预热板，端板主体的另外一面与预热板对应的位置设置有冷却液流场，预热板上设置有加热装置，预热板经过加热装置加热后将流经冷却液流场的冷却液加热。/n

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池用预热型端板，包括端板主体，其特征在于，端板主体的一面设置有预热板，端板主体的另外一面与预热板对应的位置设置有冷却液流场，预热板上设置有加热装置，预热板经过加热装置加热后将流经冷却液流场的冷却液加热。


2.如权利要求1所述的一种燃料电池用预热型端板，其特征在于，所述端板主体具有预热板的一面设置有预热板放置槽，预热板设置在预热板放置槽中。


3.如权利要求1所述的一种燃料电池用预热型端板，其特征在于，所述加热装置包括电阻丝布线场和设置在电阻丝布线场中的电阻丝，电阻丝布线场设置在预热板朝向端板主体的一侧。


4.如权利要求1所述的一种燃料电池用预热型端板，其特征在于，所述冷却液流场的外侧还设置有流场盖板。


5.如权利要求2所述的一种燃料电池用预热型端板，其特征在于，预热板的外侧还设置有预热板盖板。


6.如权利要求1所述的一种燃料电池用预热型端板，其特征在于，所述冷却液流场采用平行流场。

【专利技术属性】
技术研发人员：王树博，谢晓峰，
申请(专利权)人：清华大学山西清洁能源研究院，
类型：发明
国别省市：山西;14