端板组件、电堆控制系统、燃料电池技术方案

本发明专利技术公开了一种端板组件、电堆控制系统、燃料电池，与外部多个电堆配合使用，端板组件包括第一端板和第二端板，第一端板包括空气管道和氢气管道，空气管道被配置为将外部空气传送至每个电堆内，或者，将每个电堆内反应后的空气传送至外部；氢气管道被配置为将外部氢气传送至每个电堆内，或者，将每个电堆内反应后的氢气传送至外部；第二端板包括冷却水管道，冷却水管道被配置为外部冷却水传送至每个电堆内，或者，将每个电堆内反应后的冷却水传送至外部。本发明专利技术将冷却水的进出口都集成到另一个端板上，将外部管道缩减，集成到内部端板，这样设计有利于电堆的集成和节省空间资源，并提高电堆输出的一致性，提高电堆的使用寿命。提高电堆的使用寿命。提高电堆的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
端板组件、电堆控制系统、燃料电池


[0001]本专利技术涉及燃料电池领域，特别涉及一种端板组件、电堆控制系统、燃料电池。

技术介绍

[0002]随着化石燃料的需求日益增加，人们对于可再生资源越来越重视。氢氧燃料电池作为环境友好资源的一种逐渐进入人们的生活，其工作原理为：氢气在氧化剂的作用下，在阳极分解产生氢质子和电子，氢质子穿过质子交换膜，在阴极与氧气和外电路传输的电子反应，其产物为水，对于环境没有污染。氢氧燃料电池采用非燃烧的手段将化学能转化为电能，不受卡诺循环的约束其直接发电效率达45％，由于氢氧燃料电池具有优异的性能而受到各个国家的重视与关注，成为了各个国家研究的热点，目前已应用于民用、军工等生活各个领域。
[0003]燃料电池固定式发电系统及热电联产系统是质子交换膜燃料电池的重要应用场景也是氢能利用、节能减排的重要方向，目前已经有多款燃料电池电站系统进行示范运行，因为单电堆的输出功率在几千瓦至几十千瓦不等，所以该系统一般由多个乃至几十个电堆串并联而成，从而提供百千瓦乃至兆瓦级的输出功率。例如在兆瓦级发电系统应用领域，所需电堆的数量较多，所以多电堆集成应用成为该系统面临的关键技术挑战，所以提高多电堆集成度，提高电堆输出热电联产效率非常必要。但是目前多电堆的集成度一般较低，是通过管道将各个电堆并联起来，即氢气的进出口、空气的进出口、冷却水的进出口通过管道，分配到各个电堆。各个电堆的氢气进出口、空气进出口和冷却水进出口都在各自电堆的端板上，通过管道连接，所以各个电堆是相互隔开的。
[0004]现有情况下，这种通过管道连接的多电堆集成方式会有以下问题存在。具体如下：
[0005]a.因为反应物和冷却水带有热量，如果经过长的管道，反应物的热量会被传递到环境中，造成热量的损失；
[0006]b.不利于集成封装，因为固定式发电系统需要相当多的电堆，所以将管道设计在电堆外部需要大量的空间，电堆的串并联需要电堆的堆砌，这样会造成电堆的固定不方便甚至造成安全问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种高集成度且高热电联产效率的端板组件、电堆控制系统、燃料电池。
[0008]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0009]一种端板组件，与外部多个电堆配合使用，所述端板组件包括第一端板和第二端板，所述第一端板包括空气管道和氢气管道，所述空气管道被配置为将外部空气传送至每个电堆内，或者，将每个电堆内反应后的空气传送至外部；所述氢气管道被配置为将外部氢气传送至每个电堆内，或者，将每个电堆内反应后的氢气传送至外部；所述第二端板包括冷却水管道，所述冷却水管道被配置为外部冷却水传送至每个电堆内，或者，将每个电堆内反
应后的冷却水传送至外部。反应物即空气、氢气、冷却水通过设置在端板内的各自的管道分配到各个电堆中，这样能够保证管道内的热量会保存在端板内，进而对电堆的端电池起到保温的作用。
[0010]进一步地，所述空气管道包括第一空气管道和第二空气管道，所述氢气管道包括第一氢气管道和第二氢气管道，所述冷却水管道包括第一冷却水管道和第二冷却水管道。
[0011]进一步地，所述第一空气管道的入口与外部空气供应装置连通，所述第一空气管道具有多个出口，且多个出口与外部多个电堆一一对应；所述第二空气管道的出口与外部空气回收装置连通，所述第二空气管道具有多个入口，且多个入口与外部多个电堆一一对应；
[0012]所述第一氢气管道的入口与外部氢气供应装置连通，所述第一氢气管道具有多个出口，且多个出口与外部多个电堆一一对应；所述第二氢气管道的出口与外部氢气回收装置连通，所述第二氢气管道具有多个入口，且多个入口与外部多个电堆一一对应；
[0013]所述第一冷却水管道的入口与外部冷却水供应装置连通，所述第一冷却水管道具有多个出口，且多个出口与外部多个电堆一一对应；所述第二冷却水管道的出口与外部冷却水回收装置连通，所述第二冷却水管道具有多个入口，且多个入口与外部多个电堆一一对应。
[0014]进一步优选地，所述第一端板上设有第一空气接口、第一氢气接口、第二空气接口、第二氢气接口，其中，所述第一空气管道的入口与所述第一空气接口连通，所述第一空气接口与外部空气供应装置连通；所述第二空气管道的出口与所述第二空气接口连通，所述第二空气接口与外部空气回收装置连通；所述第一氢气管道的入口与所述第一氢气接口连通，所述第一氢气接口与外部氢气供应装置连通；所述第二氢气管道的出口与所述第二氢气接口连通，所述第二氢气接口与外部氢气回收装置连通；
[0015]所述第二端板上设有第一冷却水接口和第二冷却水接口，其中，所述第一冷却水管道的入口与所述第一冷却水接口连通，所述第一冷却水接口与外部冷却水供应装置连通；所述第二冷却水管道的出口与所述第二冷却水接口连通，所述第二冷却水接口与外部冷却水回收装置连通。
[0016]进一步优选地，所述第一端板上开设有多个空气出口、多个空气入口、多个氢气出口、多个氢气入口，其中，所述多个空气出口与外部多个电堆一一对应设置，且所述多个空气出口与所述第一空气管道的多个出口一一对应连通，所述多个空气入口与外部多个电堆一一对应设置，且所述多个空气入口与所述第二空气管道的多个入口一一对应连通，使得外部空气通过所述第一空气管道进入至每个电堆中，并在电堆反应后通过所述第二空气管道传送至外部；所述多个氢气出口与外部多个电堆一一对应设置，且所述多个氢气出口与所述第一氢气管道的多个出口一一对应连通，所述多个氢气入口与外部多个电堆一一对应设置，且所述多个氢气入口与所述第二氢气管道的多个入口一一对应连通，使得外部氢气通过所述第一氢气管道进入至每个电堆中，并在电堆反应后通过所述第二氢气管道传送至外部；
[0017]所述第二端板上开设有多个冷却水出口、多个冷却水入口，其中，所述多个冷却水出口与外部多个电堆一一对应设置，且所述多个冷却水出口与所述第一冷却水管道的多个出口一一对应连通，所述多个冷却水入口与外部多个电堆一一对应设置，且所述多个冷却
水入口与所述第二冷却水管道的多个入口一一对应连通，使得外部冷却水通过所述第一冷却水管道进入至每个电堆中，并在电堆反应后通过所述第二冷却水管道传送至外部。
[0018]优选地，所述第一空气管道、第二空气管道、第一氢气管道、第二氢气管道位于同一平面内，并且，所述第一冷却水管道和所述第二冷却水管道位于同一平面内。
[0019]优选地，所述第一端板和第二端板均包括第一板面和第二板面，所述第一空气接口、第一氢气接口、第二空气接口、第二氢气接口设置在所述第一端板的第一板面上，且所述多个空气出口、多个空气入口、多个氢气出口、多个氢气入口设置在所述第一端板的第二板面上；所述第一冷却水接口设置在所述第二端板的第一板面上，且所述第二冷却水接口设置在所述第二端板上的第二板面上。
[0020]进一步地，所述第一端板和第二端板上还开设有多个通孔，所述通孔用于与外部螺帽、螺杆配合使用，使得外部多个电堆位于所述第一端板和第二端板之间的区本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种端板组件，其特征在于，与外部多个电堆配合使用，所述端板组件包括第一端板(11)和第二端板(12)，所述第一端板(11)包括空气管道和氢气管道，所述空气管道被配置为将外部空气传送至每个电堆内，或者，将每个电堆内反应后的空气传送至外部；所述氢气管道被配置为将外部氢气传送至每个电堆内，或者，将每个电堆内反应后的氢气传送至外部；所述第二端板(12)包括冷却水管道，所述冷却水管道被配置为外部冷却水传送至每个电堆内，或者，将每个电堆内反应后的冷却水传送至外部。2.如权利要求1所述的端板组件，其特征在于，所述空气管道包括第一空气管道(131)和第二空气管道(141)，所述氢气管道包括第一氢气管道(132)和第二氢气管道(142)，所述冷却水管道包括第一冷却水管道(133)和第二冷却水管道(143)。3.如权利要求2所述的端板组件，其特征在于，所述第一空气管道(131)的入口与外部空气供应装置连通，所述第一空气管道(131)具有多个出口，且多个出口与外部多个电堆一一对应；所述第二空气管道(141)的出口与外部空气回收装置连通，所述第二空气管道(141)具有多个入口，且多个入口与外部多个电堆一一对应；所述第一氢气管道(132)的入口与外部氢气供应装置连通，所述第一氢气管道(132)具有多个出口，且多个出口与外部多个电堆一一对应；所述第二氢气管道(142)的出口与外部氢气回收装置连通，所述第二氢气管道(142)具有多个入口，且多个入口与外部多个电堆一一对应；所述第一冷却水管道(133)的入口与外部冷却水供应装置连通，所述第一冷却水管道(133)具有多个出口，且多个出口与外部多个电堆一一对应；所述第二冷却水管道(143)的出口与外部冷却水回收装置连通，所述第二冷却水管道(143)具有多个入口，且多个入口与外部多个电堆一一对应。4.如权利要求3所述的端板组件，其特征在于，所述第一端板(11)上设有第一空气接口(111)、第一氢气接口(112)、第二空气接口(121)、第二氢气接口(122)，其中，所述第一空气管道(131)的入口与所述第一空气接口(111)连通，所述第一空气接口(111)与外部空气供应装置连通；所述第二空气管道(141)的出口与所述第二空气接口(121)连通，所述第二空气接口(121)与外部空气回收装置连通；所述第一氢气管道(132)的入口与所述第一氢气接口(112)连通，所述第一氢气接口(112)与外部氢气供应装置连通；所述第二氢气管道(142)的出口与所述第二氢气接口(122)连通，所述第二氢气接口(122)与外部氢气回收装置连通；所述第二端板(12)上设有第一冷却水接口(113)和第二冷却水接口(123)，其中，所述第一冷却水管道(133)的入口与所述第一冷却水接口(113)连通，所述第一冷却水接口(113)与外部冷却水供应装置连通；所述第二冷却水管道(143)的出口与所述第二冷却水接口(123)连通，所述第二冷却水接口(123)与外部冷却水回收装置连通。5.如权利要求3所述的端板组件，其特征在于，所述第一端板(11)上开设有多个空气出口、多个空气入口、多个氢气出口、多个氢气入口，其中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：高宏伟，何宇浩，宋亚婷，
申请(专利权)人：苏州市华昌能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：