燃料电池流道、双极板、燃料电池及气体流向控制方法技术

本发明专利技术公开了一种燃料电池流道、双极板、燃料电池及气体流向控制方法，所述燃料电池流道包括进气段和出气段，所述燃料电池流道还包括收缩段和循环段，气体从所述进气段进入所述收缩段，再经过所述循环段，以形成气体在所述燃料电池流道内的循环。本发明专利技术的一种燃料电池流道，通过在燃料电池流道上设置收缩段，并在收缩段之后设置循环段，以实现气体在燃料电池流道内的加速循环，使得在燃料电池内部就可以实现加速氢气的循环，提高了氢气利用率，从而避免了在燃料电池外部额外增加氢气循环系统，减少了整个系统对空间的占用，减轻了整体质量；并且能减少燃料电池流道湿度增加的时间，提高燃料电池的性能。提高燃料电池的性能。提高燃料电池的性能。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池流道、双极板、燃料电池及气体流向控制方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池领域，特别涉及一种燃料电池流道、双极板、燃料电池及气体流向控制方法。

技术介绍

[0002]质子交换膜燃料电池(PEMFC)是以氢气为燃料，氧气或空气为氧化剂，将储存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化成电能的发电装置。双极板在PEMFC中具有隔断反应介质、集流导电、支撑膜电极、导热及为反应气体提供通道，均匀分布反应气体以及排水等作用，被称为燃料电池电堆的“骨架”，双极板合理的燃料电池流道设计可以有效提高燃料电池的性能。
[0003]目前在膜电极有效面积接触的燃料电池流道为连续不间断的一条燃料电池流道，或者是多条燃料电池流道。在采用多条燃料电池流道的情况下，每条燃料电池流道之间没有连通，氢气无法在每条燃料电池流道间形成良好的循环流动，导致在每条燃料电池流道上的氢气利用率低。而整个燃料电池系统为了提高氢气利用率，需要在燃料电池外另行增加氢气循环装置，这会占用整个系统空间，并且使得整体质量增加。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中的整个燃料电池系统为了提高氢气利用率，需要在燃料电池外另行增加氢气循环装置，占用整个系统空间，并且使得整体质量增加的缺陷，提供一种燃料电池流道、双极板、燃料电池及气体流向控制方法。
[0005]本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
[0006]一种燃料电池流道，包括进气段和出气段，其特点在于，所述燃料电池流道还包括收缩段和循环段，气体从所述进气段进入所述收缩段，再经过所述循环段，以形成气体在所述燃料电池流道内的循环。
[0007]在本方案中，通过在燃料电池流道上设置收缩段，并在收缩段之后设置循环段，以实现气体在燃料电池流道内的加速循环，使得在燃料电池内部就可以实现加速氢气的循环，提高了氢气利用率，从而避免了在燃料电池外部额外增加氢气循环系统，减少了整个系统对空间的占用，减轻了整体质量；并且能减少燃料电池流道湿度增加的时间，提高燃料电池的性能。
[0008]较佳地，所述出气段连通于所述循环段。
[0009]在本方案中，采用上述结构形式，以在方便加工的情况下，便于排出气体反应过程中出现的水蒸气、杂质、以及小部分尚未反应完全的氢气。
[0010]较佳地，所述燃料电池流道还包括过渡段，所述过渡段连通于所述收缩段和所述循环段。
[0011]在本方案中，采用上述结构形式，气体在收缩段与循环段之间形成一个良好的循环，使得燃料电池流道内单位面积的气体密度增加，提高氢气反应效率，使得反应更加充分
完全，进而提高燃料电池的性能。
[0012]较佳地，其特征在于，所述过渡段与所述收缩段通过斜面一连通。
[0013]在本方案中，采用上述结构形式，可以较快实现气体从过渡段到收缩段之间的加速。
[0014]较佳地，所述斜面一与所述收缩段的轴线形成的夹角一为110
°‑
130
°
。
[0015]在本方案中，采用上述结构形式，可以实现更好的气体加速效果，提高气体反应效率。
[0016]较佳地，所述收缩段与所述进气段通过斜面二连通。
[0017]在本方案中，采用上述结构形式，可以较快实现气体从过渡段到收缩段之间的加速。
[0018]较佳地，所述斜面二与所述收缩段的轴线形成的夹角二为110
°‑
130
°
。
[0019]在本方案中，采用上述结构形式，可以实现更好的气体加速效果，提高气体反应效率。
[0020]较佳地，所述循环段包括流通段和连接段，所述流通段与所述过渡段连通，所述连接段的两端分别连通于所述流通段。
[0021]在本方案中，通过收缩段与过渡段的配合，流经流通段的大部分气体进入连接段，并被重新吸入进流通段，使气体在流通段流动过程中流速逐渐减慢的状态下，气体流速能再次加快，以提高整个燃料电池流道内的气体反应效率。
[0022]较佳地，所述流通段为U型或W型或V型。
[0023]在本方案中，采用上述结构形式，可以使燃料电池流道占用更少的空间，提高空间利用率。
[0024]较佳地，所述出气段位于所述流通段的底部。
[0025]在本方案中，采用上述结构形式，便于加工，以使得流道在竖直放置的情况下，更有利于多余气体从底部排出。
[0026]较佳地，所述连接段具有远离所述进气段的边缘，所述收缩口具有远离所述进气段的端口，所述边缘与所述端口之间的水平距离为3
‑
7mm。
[0027]在本方案中，采用上述结构形式，收缩段对连接段中的气体产生的吸引效果较佳，气体循环效果较好。
[0028]较佳地，所述收缩段的直径为0.4
‑
0.6mm。
[0029]在本方案中，采用上述结构形式，收缩段对连接段中的气体产生的吸引效果更佳，气体循环效果更好。
[0030]一种双极板，其包括：本体；
[0031]所述本体的一个表面上形成多条沿着同一方向放置的如上所述的燃料电池流道。
[0032]在本方案中，通过沿同一方向放置多条燃料电池流道，以提升双极板有效面积上的气体反应效率，提高燃料电池性能。
[0033]较佳地，相邻所述燃料电池流道的侧部之间贴合。
[0034]在本方案中，所有相邻燃料电池流道的侧部之间贴合，使得燃料电池流道尽可能多的布置于双极板上，以最大利用双极板的有效空间，提高气体反应效率，提高燃料电池性能。
[0035]一种燃料电池，其包括如上所述的双极板、控制单元和气道，所述控制单元包括控制单元一、控制单元二、控制单元三、控制单元四，所述气道包括气道一、气道二、气道三和气道四；
[0036]所述气道一连通于所述进气段，所述气道一上设置有控制单元一；
[0037]所述气道二连通于所述出气段，所述气道二上设置有控制单元二；
[0038]所述气道三连通于所述气道一和所述气道二，所述气道三上设置有控制单元三；
[0039]所述气道四连通于所述气道一，所述气道四上设置有控制单元四；
[0040]所述控制单元用于控制所述气道的打开和关闭。
[0041]在本方案中，通过控制单元控制气道的打开和关闭，以实现不同工况下气体在双极板的流道内的流向。气体流向的不同可以使得燃料电池内部的湿度在一定程度内可控，进而提升燃料电池性能的稳定性，延长燃料电池的使用寿命。
[0042]较佳地，所述气道上具有连接点一、连接点二和连接点三，所述连接点一位于所述进气段与所述控制单元四之间，所述连接点二位于所述出气段与所述控制单元二之间，所述连接点三位于所述控制单元一与进气口之间。
[0043]在本方案中，通过气体在进气段和出气段之间的交替进出气，使得反应造成的湿度在一定范围内可控，保持湿度的适宜和稳定，以提升燃料电池的性能，延长燃料电池的使用寿命。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池流道，包括进气段和出气段，其特征在于，所述燃料电池流道还包括收缩段和循环段，气体从所述进气段进入所述收缩段，再经过所述循环段，以形成气体在所述燃料电池流道内的循环。2.如权利要求1所述的燃料电池流道，其特征在于，所述出气段连通于所述循环段。3.如权利要求1所述的燃料电池流道，其特征在于，所述燃料电池流道还包括过渡段，所述过渡段连通于所述收缩段和所述循环段。4.如权利要求3所述的燃料电池流道，其特征在于，所述过渡段与所述收缩段通过斜面一连通。5.如权利要求4所述的燃料电池流道，其特征在于，所述斜面一与所述收缩段的轴线形成的夹角一为110
°‑
130
°
。6.如权利要求1所述的燃料电池流道，其特征在于，所述收缩段与所述进气段通过斜面二连通。7.如权利要求6所述的燃料电池流道，其特征在于，所述斜面二与所述收缩段的轴线形成的夹角二为110
°‑
130
°
。8.如权利要求3所述的燃料电池流道，其特征在于，所述循环段包括流通段和连接段，所述流通段与所述过渡段连通，所述连接段的两端分别连通于所述流通段。9.如权利要求8所述的燃料电池流道，其特征在于，所述流通段为U型或W型或V型。10.如权利要求9所述的燃料电池流道，其特征在于，所述出气段位于所述流通段的底部。11.如权利要求8所述的燃料电池流道，其特征在于，所述连接段具有远离所述进气段的边缘，所述收缩段具有远离所述进气段的端口，所述边缘与所述端口之间的水平距离为3
‑
7mm。12.如权利要求1所述的燃料电池流道，其特征在于，所述收缩段的直径为0.4
‑
0.6mm。13.一种双极板，其特征在于，其包括：本体；所述本体的一个表面上形成多条沿着同一方向放置的如权利要求1
‑
12任一项所述的燃料电池流道。14.如权利要求13所述的双极板，其特征在于，相邻所述燃料电池流道的侧部之间贴合。15.一种燃料电池，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙艳永，陈杰，刘海斌，任正新，
申请(专利权)人：江苏清能新能源技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：