本发明专利技术提供了一种燃料电池电堆用歧管装置，包括设置在燃料电池电堆上方的进气歧管和设置在燃料电池电堆下方的排气歧管，所述进气歧管内设有进气歧管嵌入体，所述排气歧管内设有排气歧管嵌入体，所述进气歧管嵌入体包括基板和设于基板上阵列分布的仿生结构单元，沿着进气方向基板高度逐渐增大，所述排气歧管嵌入体由若干重复单元相互连接而成，所述重复单元均由三个圆柱体在三维空间内两两相互垂直连接而成，且沿着排气方向厚度逐渐增高。本发明专利技术提供的这种燃料电池电堆用歧管装置不仅能改善现有燃料电池电堆内各单元电池中气体分配不均匀的问题，保证各单元电池充分发挥其性能，还能加速反应生成水的排出，避免反应生成水过分聚积损坏歧管装置。水过分聚积损坏歧管装置。水过分聚积损坏歧管装置。
【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池电堆用歧管装置
[0001]本专利技术属于燃料电池
，具体涉及一种燃料电池电堆用歧管装置。
技术介绍
[0002]燃料电池是一种直接将燃料中的化学能转化成电能的发电装置，具有比功率和比能量高、性能稳定、低温启动快、低污染、寿命长等优点，被认为是未来最有应用前景的能源装置之一。由于单电池的输出功率较小，不能满足使用功率要求，所以通常将一定数量的单元电池进行串联组装成电堆，以保证有足够的输出功率。而其中燃料电池进气歧管负责将供应的流体分配到电堆中各个单元电池进行反应，排气歧管负责将反应剩余的气体和反应生成的水进行收集并排出。
[0003]但在现有燃料电池电堆的歧管中，由于流阻、节流等因素的影响，电堆中的每片单元电池的进气压力和进气量难以保证均匀，造成了现有燃料电池电堆中的各单元电池的输出功率差异较大和反应气体浪费的问题，此外，反应产生的水容易积聚，由此排气歧管还会经常造成水淹，损害电堆材料，影响电堆的正常运行。为了提高燃料电池电堆的体积功率密度，通常会采用渐缩型歧管，虽然可以改善气体分配不均的问题，但是改善的效果不明显，并且因为渐缩型歧管会需要特定尺寸的双极板，所以在批量生产上有一定局限性。此外还有歧管中嵌入堵块的方法，也可以改善气体分配不均的问题，但是还存在着整体进气量不足的问题，不利于各单元电池充分发挥其性能。
技术实现思路
[0004]本专利技术的主要目的在解决传统燃料电池中进气歧管气体分配不均以及排气歧管容易积水的问题，通过提供一种燃料电池电堆用新型歧管，一方面改善燃料电池电堆内各单元电池的气体分配均匀性，保证每片单元电池充分发挥其性能，另一方面加速反应生成的水的排出，防止排气歧管中反应生成的水过分聚积损坏歧管装置。
[0005]本专利技术是这样实现的：
[0006]本专利技术提供了一种燃料电池电堆用歧管装置，包括设置在燃料电池电堆上方的进气歧管和设置在燃料电池电堆下方的排气歧管，所述进气歧管底部设有与各单元电池对应的进气口，用于将外部供应的反应气体分配至电堆内部各单元电池内，所述进气歧管内设有进气歧管嵌入体，所述进气歧管嵌入体包括基板和仿生结构单元，所述仿生结构单元设置在基板上阵列分布用于分配气流，所述基板固定进气歧管内壁板的顶部，所述仿生结构单元设于基板底部，且沿着进气方向相对于基板高度增大，使得进气歧管嵌入体整体为楔形，所述仿生结构单元包括至少一个正对进气方向的弧形迎流面，通过弧形迎流面使得部分进气流向下转向通过进气口进入相应的单元电池内。
[0007]优选的，所述仿生结构单元为四边柱状结构，其顶面采用平滑过渡，形成波浪曲面的弧形迎流面，两侧与基板之间采用曲面平滑过渡，形成过流面，背流面为垂直平面，所述仿生结构单元在基板上按行排列，行的方向与进气方向垂直，相邻两行错开半个仿生结构
单元宽度，使得不同行上仿生结构单元交错排列。
[0008]优选的，所述排气歧管顶部设有与各单元电池对应的排气口，排气歧管用于收集各单元电池反应生成的水，并排出至电堆外部，所述排气歧管内设有排气歧管嵌入体，所述排气歧管嵌入体沿着排气方向厚度逐渐增大，由于排气歧管中水流能通过的截面积越来越小，使得越往出口处方向，水的流速越快，由此产生一个正向压差，使反应剩余的气体和反应生成的水的排出更加迅速。
[0009]优选的，所述排气歧管嵌入体安装固定在排气歧管内壁板的底部，由若干重复单元组成，每个重复单元均由三个圆柱体在中部相连组成，三个圆柱体在三维空间内两两相互垂直，相邻的重复单元之间在圆柱体端部相连，沿着排气方向，重复单元在厚度方向的层数逐渐增多。
[0010]优选的，所述进气歧管为矩形截面管道，所述进气歧管嵌入体宽度与进气歧管内宽度匹配，高度渐变；所述排气歧管也为矩形截面管道，同样的，排气歧管嵌入体的宽度与排气歧管内宽度匹配，高度渐变。
[0011]优选的，所述进气歧管嵌入体和排气歧管嵌入体均采用绝缘材料制成，并且在表面做疏水处理。
[0012]优选的，所述进气歧管及其内进气歧管嵌入体用于氢气进气管、氧气进气管及冷却水进水管；所述排气歧管及其内的排气歧管嵌入体用于氢气排气管、氧气排气管及冷却水出水管。
[0013]本专利技术有益效果是：
[0014]本专利技术提供了一种燃料电池电堆用歧管装置，一方面能改善燃料电池电堆内各单元电池的气体分配均匀性，保证每片单元电池充分发挥其性能，另一方面也加速反应生成的水的排出，能防止排气歧管中反应生成的水过分聚积损坏歧管装置。
附图说明
[0015]图1为本专利技术实施例提供的一种燃料电池电堆用歧管装置的整体结构示意图；
[0016]图2为本专利技术实施例提供的一种燃料电池电堆用歧管装置中的进气歧管和排气歧管的结构示意图；
[0017]图3为本专利技术实施例提供的一种燃料电池电堆用歧管装置中的进气歧管嵌入体的结构示意图；
[0018]图4为本专利技术实施例提供的一种燃料电池电堆用歧管装置中的仿生结构单元的结构示意图；
[0019]图5为本专利技术实施例提供的一种燃料电池电堆用歧管装置中的排气歧管嵌入体的结构示意图；
[0020]图6为本专利技术实施例提供的一种燃料电池电堆用歧管装置中的重复单元的结构示意图；
[0021]图中：2
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进气歧管连接孔，3
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排气歧管连接孔，4
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密封圈，5
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进气口，6
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排气口，7
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进气歧管嵌入体，8
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排气歧管嵌入体，9
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仿生结构单元，10
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重复单元，11
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间隙，12
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单元电池，13
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一号进气歧管入口，14
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二号进气歧管入口，15
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三号进气歧管入口，16
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一号排气歧管出口，17
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二号排气歧管出口，18
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三号排气歧管出口，19
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弧形迎流面，20
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背流面，21
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氢
气进气歧管，22
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冷却水进水歧管，23
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空气进气歧管，24
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氢气排气歧管，25
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排水歧管，26
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空气排气歧管，27
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基板，28
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过流面。
具体实施方式
[0022]下面结合附图和实施例对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不能用来限制本专利技术的范围。
[0023]本专利技术提供了一种燃料电池电堆用歧管装置，包括歧管和歧管嵌入体，所述歧管包括包括有进气歧管和排气歧管，所述歧管嵌入体分别为进气歧管嵌入体7和排气歧管嵌入体8，所述进气歧管底部设有与各单元电池12对应的进气口5，用于将外部供应的反应气体分配至电堆内部各单元电池12内；进气歧管本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种燃料电池电堆用歧管装置，包括设置在燃料电池电堆上方的进气歧管和设置在燃料电池电堆下方的排气歧管，所述进气歧管底部设有与各单元电池对应的进气口，用于将外部供应的反应气体分配至电堆内部各单元电池内；所述排气歧管顶部设有与各单元电池对应的排气口，排气歧管用于收集各单元电池反应剩余的气体和反应生成的水，并排出至电堆外部；其特征在于：所述进气歧管内设有进气歧管嵌入体，所述排气歧管内设有排气歧管嵌入体，所述进气歧管嵌入体包括基板和设于基板上阵列分布用于分配气流的仿生结构单元，所述基板安装固定在进气歧管内壁板的顶部，所述仿生结构单元设于基板底部，且沿着进气方向相对于基板高度增大，使得进气歧管嵌入体整体为楔形，所述仿生结构单元包括至少一个正对进气方向的弧形迎流面，通过弧形迎流面使得部分进气流向下转向通过进气口进入相应的单元电池内。2.根据权利要求1所述的燃料电池电堆用歧管装置，其特征在于：所述仿生结构单元为四边柱状结构，其顶面采用平滑过渡，形成波浪曲面的弧形迎流面，两侧与基板之间采用曲面平滑过渡，形成过流面，背流面为垂直平面。3.根据权利要求2所述的燃料电池电堆用歧管装置，其特征在于：所述仿生结构单元在基板上按行排列，行的方向与进气方向垂直，相邻两行错开半个仿生结构单元宽度，使得不同行上仿生结构单元交错排列。4.根据权利要求1所述的燃料电池电堆用歧管装置，其特征在于：所述排气歧管嵌入体沿着排气方向厚度逐渐增大，使得各单元电池排出反应剩余气体和反应生成水的阻力趋向均一。5.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈奔，周彧，邓期昊，周浩然，陈文尚，孟凯，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：
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