质子交换膜燃料电池及燃料电池堆栈制造技术

本发明专利技术涉及新能源技术领域，公开了一种质子交换膜燃料电池及燃料电池堆栈，该电池包括：双极板，双极板之间紧贴有膜电极，双极板靠近膜电极的一侧壁向远离膜电极的方向凹陷有气体流道，双极板远离膜电极的一侧壁向靠近膜电极的方向凹陷有冷却液流道，冷却液流道内部设置有挡块，本发明专利技术通过在冷却液流道内部设置挡块，在冷却液流经冷却流道时减小了冷却流截面积，增加了冷却液的流速，同时使得冷却液出现紊乱的流动特征，各流体层之间发生流体质点交换，促进了冷却液流道内热量交换，进而在相同流速下提升了换热能力和换热效率。同流速下提升了换热能力和换热效率。同流速下提升了换热能力和换热效率。

【技术实现步骤摘要】
质子交换膜燃料电池及燃料电池堆栈


[0001]本专利技术涉新能源
，尤其涉及一种质子交换膜燃料电池及燃料电池堆栈。

技术介绍

[0002]随着燃料电池堆栈技术的成熟，其在汽车上的运用也逐渐普及，但燃料电池在工作时会产生较大热量，目前，汽车上的燃料电池主要以液体冷却为主，冷却液依靠燃料电池内部的冷却液流道进行换热。
[0003]现有的燃料电池由于体积较小，为保证功率密度，冷却液流道体积也较小，因此这种尺寸下冷却液的流动状态一般为层流，换热能力较差。因此，如何提升燃料电池的换热能力是一个亟待解决的问题。
[0004]上述内容仅用于辅助理解本专利技术的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供了一种质子交换膜燃料电池及燃料电池堆栈，旨在解决如何提升燃料电池的换热能力的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种质子交换膜燃料电池，包括：双极板，所述双极板之间紧贴有膜电极，所述双极板靠近所述膜电极的一侧壁向远离所述膜电极的方向凹陷有气体流道，所述双极板远离所述膜电极的一侧壁向靠近所述膜电极的方向凹陷有冷却液流道，所述冷却液流道内部设置有挡块。
[0007]可选地，所述挡块沿所述冷却液流道方向设置，且相邻所述挡块之间距离相等。
[0008]可选地，所述冷却液流道两侧侧壁向所述冷却液流道内部延伸有凸块。
[0009]可选地，所述凸块在所述冷却液流道内上下交错设置。
[0010]可选地，所述凸块与相邻所述挡块之间距离相等。
[0011]可选地，所述挡块的形状为正方体。
[0012]可选地，所述凸块的形状为正方体。
[0013]可选地，所述冷却液流道为毛细管。
[0014]可选地，所述冷却液流道的数量为多个，且所述冷却液流道的长度方向相互平行，相邻所述冷却液流道之间距离相等。
[0015]此外，为实现上述目的，本专利技术还提出一种燃料电池堆栈，包括如上文所述的质子交换膜燃料电池，所述质子交换膜燃料电池的数量为多个，所述质子交换膜燃料电池之间紧贴。
[0016]本专利技术通过在冷却液流道内部设置挡块，在冷却液流经冷却流道时减小了冷却流截面积，增加了冷却液的流速，同时使得冷却液出现紊乱的流动特征，各流体层之间发生流体质点交换，促进了冷却液流道内热量交换，进而在相同流速下提升了换热能力和换热效率。
附图说明
[0017]图1是本专利技术实施例提出的质子交换膜燃料电池的结构示意图；
[0018]图2是本专利技术实施例提出的质子交换膜燃料电池的冷却液流道正视图；
[0019]图3是本专利技术实施例提出的质子交换膜燃料电池的冷却液在冷却液流道中的流动迹线图；
[0020]图4是本专利技术实施例提出的质子交换膜燃料电池的冷却液流道协同角云图；
[0021]图5是传统直流道燃料电池表面温度云图；
[0022]图6是本专利技术实施例提出的质子交换膜燃料电池表面温度云图；
[0023]图7是传统直流道燃料电池中心面温度云图；
[0024]图8是本专利技术实施例提出的质子交换膜燃料电池中心面温度云图。
[0025]附图标号说明：
[0026]标号名称标号名称1双极板4冷却液流道2膜电极5挡块3气体流道6凸块
[0027]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
[0028]应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0029]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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。
[0030]需要说明，本专利技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)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。
[0031]另外，在本专利技术中涉及“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，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人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。
[0032]参照图1，图1是本专利技术实施例提出的质子交换膜燃料电池的结构示意图。
[0033]如图1所示，一种质子交换膜燃料电池，包括：双极板1，双极板1之间紧贴有膜电极2，双极板1靠近膜电极2的一侧壁向远离膜电极2的方向凹陷有气体流道3，所双极板1远离膜电极2的一侧壁向靠近膜电极2的方向凹陷有冷却液流道4，冷却液流道4内部设置有挡块5。
[0034]需要说明的是，上述双极板1的材料可以是炭质材料、金属材料或者是金属与炭质的符合材料，在本实施例中，为了减小燃料电池的体积，降低燃料电池成本，本实施例采用
金属材料制成的双极板1。
[0035]可理解的是，为了增加燃料电池工作效率，上述气体流道3可设置有四个，一侧双极板1可分别设置有两个气体流道3，一侧气体流道3可用于传输氢气，另一侧气体流道3可用于传输氧气。
[0036]应理解的是，上述冷却液流道4可以是直流道，也可以是曲线流道，本实施例采用直流道进行说明，同时，为了促进冷却液的散热，在层流范围内，上述冷却液流道4的流道深度可设置为1mm，冷却液流道4的宽度可设置为3mm。
[0037]需要强调的是，上述挡块5的位置可以设置在上述冷却液流道4中任一位置。
[0038]本实施例在冷却液流经冷却液流道4时，由于通过在冷却液流道4内部设置有挡块5，减小了冷却流截面积，流速增加，同时使得冷却液出现紊乱的流动特征，各流体层之间发生流体质点交换，促进了冷却液流道4内热量交换，进而在相同流速下本专利技术换热能力增加，提升了换热效率。
[0039]参照图2，图2是本专利技术实施例提出的质子交换膜燃料电池的冷却液流道4正视图。
[0040]如图2所示，所述挡块5沿所述冷却液流道4方向设置，且相邻所述挡块5之间距离相等。
[0041]需要说明的是，考虑到冷却液流道4的距离较长，为了增加换热能力，挡块5设置有多个，上述挡块5沿上述冷却液流道4的长度方向设置，且相邻挡块5之间的距离相等，进而挡块5能起到一种分流作用，本实施例中相邻挡块5之间的距离可根据实际情况具体设置，本实施例对此不加以限制。
[0042]为了进一步提升换热能力，所述冷却液流道4两侧侧壁向所述冷却液流道4内部延伸有凸块6。
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种质子交换膜燃料电池，其特征在于，包括：双极板，所述双极板之间紧贴有膜电极，所述双极板靠近所述膜电极的一侧壁向远离所述膜电极的方向凹陷有气体流道，所述双极板远离所述膜电极的一侧壁向靠近所述膜电极的方向凹陷有冷却液流道，所述冷却液流道内部设置有挡块。2.如权利要求1所述的质子交换膜燃料电池，其特征在于，所述挡块沿所述冷却液流道方向设置，且相邻所述挡块之间距离相等。3.如权利要求2所述的质子交换膜燃料电池，其特征在于，所述冷却液流道两侧侧壁向所述冷却液流道内部延伸有凸块。4.如权利要求3所述的质子交换膜燃料电池，其特征在于，所述凸块在所述冷却液流道内上下交错设置。5.如权利要求4所述的质子交换膜燃料电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘祯，刘增鹏，李正，吴华伟，万锐，
申请(专利权)人：湖北文理学院，
类型：发明
国别省市：