一种串联流道集中排水电堆结构制造技术

本发明专利技术提供了一种串联流道集中排水电堆结构，包括电堆堆芯及堆芯一侧的分气板、特殊分气板、排水膜、排水板和隔板。电堆堆芯由燃料电池单体堆叠而成，堆芯部分包含多处阴极气体入口，各阴极气体入口为串联关系。分气板与电堆堆芯相连，各单体阴极气体汇聚后在分气板对应的流道处转向，重新进入下一堆芯阴极气体入口。特殊分气板具备分气板的功能，且背面贴合排水膜后与排水板压紧，反应生成的水分被气流带到特殊排气板背面，并在毛细作用和阴极气体压力作用下透过排水膜，于排水板另一面汇聚，通过在隔板上设置排水口，将生成水排出，该电堆结构解决了生成水不能被及时带出燃料电池及生成水收集引入气液分离器带来的可靠性、集成度降低的问题。成度降低的问题。成度降低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种串联流道集中排水电堆结构


[0001]本专利技术属于燃料电池
，特别涉及一种串联流道集中排水电堆结构。

技术介绍

[0002]燃料电池技术是一种新型的能源利用方式，它可以将阳极气体中的化学能转换为电能，对外部进行供电。由于其具有高能量转换效率、零排放、低运行噪音、低维护费用等优点，燃料电池技术被认为是未来电源技术的主要发展方向之一。
[0003]燃料电池电堆由燃料电池单体堆叠而成。其中气体流道结构的设计及反应生成液态水的排出方式对燃料电池性能具有重要影响。
[0004]使用广泛的燃料电池进气方式为多个集流道并联进气，由于流通截面积较大，需要足够的气流速度将生成的液态水带出流道。在实际应用中，在小电流等工况下，往往由于流速不够造成液态水不能被及时带出。
[0005]燃料电池生成水随阴极气体带出后，如需要收集生成水，往往需要加入气液分离器，一方面引入新的零部件降低了整体的可靠性，另一方面提高了整体尺寸，降低了集成度。

技术实现思路

[0006]为了克服现有技术中的不足，本专利技术人进行了锐意研究，提供了一种串联流道集中排水电堆结构，采用串联流道增加了气体流速，设计一体集成的排水结构，利于生成水的采集利用，解决了生成水不能被及时带出燃料电池及生成水收集引入气液分离器带来的可靠性、集成度降低的问题。
[0007]本专利技术提供的技术方案如下：
[0008]一种串联流道集中排水电堆结构，包括：电堆堆芯及电堆堆芯一侧的分气板、特殊分气板、排水膜、排水板和隔板；r/>[0009]电堆堆芯由燃料电池单体堆叠而成，并在反应区域两侧分别设置有多个堆芯阴极气体入口与堆芯阴极气体出口；分气板和特殊分气板的介质出入口与电堆堆芯对应，分气板正面与电堆堆芯贴合，加工有多条流道；分气板背面为光面，与特殊分气板贴合；阴极气体经隔板、排水板、特殊分气板和分气板进入第一个堆芯阴极气体入口后分布到各个单体的阴极气体微流道中，流经反应区域并最终在对应的堆芯阴极气体出口处汇集，汇集的阴极气体进入分气板的流道入口中，经流道导向后在流道出口进入电堆堆芯的下一处堆芯阴极气体入口中，阴极气体在电堆堆芯内循环进出实现串联；
[0010]特殊分气板正面结构与分气板正面的结构相同，对阴极气体导向，与分气板背面贴合；特殊分气板背面与排水膜和排水板贴合；特殊分气板背面设置有排水膜密封槽，通过排水膜密封槽内的密封圈将排水膜边缘处压紧固定；
[0011]排水板正面与排水膜及特殊分气板背面相贴合，排水板背面与隔板相贴合；排水膜透水不透气，生成水在毛细作用和阴极气体压力作用下透过排水膜，进入排水板侧，并通
过排水板上的通孔进入排水板背面，在容纳通孔的排水板背面槽中汇聚；
[0012]隔板背面与外部结构相连，隔板正面与排水板相贴合，隔板上设置排水孔，排水板背面槽中的水通过排水孔排出结构外。
[0013]根据本专利技术提供的一种串联流道集中排水电堆结构，具有以下有益效果：
[0014](1)提高燃料电池系统集成度：通过特殊分水板以及排水板将排水功能集成到电堆结构内部，避免额外引入汽水分离器，可以降低燃料电池系统的整体尺寸，提高了集成度。
[0015](2)提高燃料电池系统的可靠性：一方面避免汽水分离器的引入可以降低燃料电池系统的复杂程度，减少出错概率，提升了可靠性；另一方面通过串联流道的方式可以防止液态水残留，保证燃料电池的发电性能。
[0016](3)降低成本：通过减少汽水分离器及相关管路的使用可以降低相关的成本。
[0017](4)简化维修流程：排水板、分水板等结构采用模块化设计，如出现问题可通过更换相关的零件实现快速维修。
[0018](5)保证阴极气体在流道中的流速，避免液态水的累计：电堆堆芯、分气板、特殊分气板的阴极气体入口和出口按照阴极气体流经顺序逐渐收窄，阴极气体在内部流动时由于反应逐渐消耗，逐渐收窄的面积可避免阴极气体流速降低，造成液态水的累计。
附图说明
[0019]图1是串联流道集中排水电堆结构的整体结构示意图。
[0020]图2是串联流道集中排水电堆结构的结构分解示意图。
[0021]图3是电堆堆芯示意图。
[0022]图4是分气板示意图。
[0023]图5是特殊分气板示意图。
[0024]图6是特殊分气板与排水膜安装示意图。
[0025]图7是分水板示意图。
[0026]图8是隔板示意图。
[0027]图9是阴极气体流向示意图。
[0028]图10是阴极气体及生成水流向示意图。
[0029]附图标号说明
[0030]1‑
电堆结构；2
‑
电堆堆芯；21
‑
堆芯阴极气体出口；22
‑
堆芯阴极气体入口；23
‑
堆芯阳极气体入口；24
‑
堆芯冷却水入口；25
‑
堆芯冷却水出口；26
‑
堆芯阳极气体出口；3
‑
分气板；31
‑
分气板正面；32
‑
分气板背面；33
‑
分气板阴极气体入口；34
‑
流道出口；35
‑
流道入口；36
‑
流道；37
‑
分气板阴极气体出口；4
‑
特殊分气板；41
‑
特殊分气板正面；42
‑
特殊分气板背面；43
‑
浅槽；44
‑
特殊分气板凸起；45
‑
排水膜密封槽；46
‑
特殊分气板阴极气体入口；47
‑
特殊分气板阴极气体出口；5
‑
排水膜；6
‑
排水板；61
‑
排水板正面；62
‑
排水板背面；63
‑
通孔；64
‑
排水板凸起；65
‑
排水板背面凸起；66
‑
排水板背面槽；7
‑
隔板；71
‑
隔板正面；72
‑
隔板背面；73
‑
隔板排水口I；74
‑
隔板排水口II；75
‑
隔板阴极气体出口；76
‑
隔板阴极气体入口；77
‑
隔板冷却水出口；78
‑
隔板冷却水入口；79
‑
隔板阳极气体出口；710
‑
隔板阳极气体入口；8
‑
阴极气体流向；9
‑
生成水流向。
具体实施方式
[0031]下面通过对本专利技术进行详细说明，本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
[0032]在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种串联流道集中排水电堆结构，其特征在于，包括电堆堆芯(2)及电堆堆芯(2)一侧的分气板(3)、特殊分气板(4)、排水膜(5)、排水板(6)和隔板(7)；电堆堆芯(2)由燃料电池单体堆叠而成，并在反应区域两侧分别设置有多个堆芯阴极气体入口(22)与堆芯阴极气体出口(21)；分气板(3)和特殊分气板(4)的介质出入口与电堆堆芯(2)对应，分气板正面(31)与电堆堆芯(2)贴合，加工有多条流道(36)；分气板背面(32)为光面，与特殊分气板(4)贴合；阴极气体经隔板(7)、排水板(6)、特殊分气板(4)和分气板(3)进入第一个堆芯阴极气体入口(22)后分布到各个单体的阴极气体微流道中，流经反应区域并最终在对应的堆芯阴极气体出口(21)处汇集，汇集的阴极气体进入分气板的流道入口(35)中，经流道(36)导向后在流道出口(34)进入电堆堆芯(2)的下一处堆芯阴极气体入口(22)中，阴极气体在电堆堆芯(2)内循环进出实现串联；特殊分气板正面(41)结构与分气板正面(3)的结构相同，对阴极气体导向，与分气板背面(32)贴合；特殊分气板背面(42)与排水膜(5)和排水板(6)贴合；特殊分气板背面(42)设置有排水膜密封槽(45)，通过排水膜密封槽(45)内的密封圈将排水膜(5)边缘处压紧固定；排水板正面(61)与排水膜(5)及特殊分气板背面(42)相贴合，排水板背面(62)与隔板(7)相贴合；排水膜(5)透水不透气，生成水在毛细作用和阴极气体压力作用下透过排水膜(5)，进入排水板(6)侧，并通过排水板(6)上的通孔(63)进入排水板背面(62)，在容纳通孔(63)的排水板背面槽(66)中汇聚；隔板背面(72)与外部结构相连，隔板正面(71)与排水板(6)相贴合，隔板上设置排水孔，排水板背面槽(66)中的水通过排水孔排出结构外。2.根据权利要求1所述的串联流道集中排水电堆结构，其特征在于，所述电堆堆芯(2)具有堆芯阳极气体入口(23)、堆芯阳极气体出口(26)、堆芯冷却水入口(24)及堆芯冷却水出口(25)，阳极气体从堆芯阳极气体入口(23)进入阳...

【专利技术属性】
技术研发人员：王星显，罗若尹，邓呈维，刘静，杜玮，姬峰，刘勇，
申请(专利权)人：上海空间电源研究所，
类型：发明
国别省市：