燃料电池及电堆系统技术方案

本申请实施例提供一种燃料电池及电堆系统，该燃料电池包括相对设置的两个极板以及设置于两个极板之间的膜电极组件，极板具有相背设置的冷却侧和反应侧，极板的反应侧和膜电极组件围合形成反应腔室，反应腔室包括依次设置的入口汇流区、反应流场区和出口汇流区，极板具有和出口汇流区连接的出口歧管；极板具有钣金结构，钣金结构具有第一冲压构造，第一冲压构造于冷却侧凹陷而形成预留密封注塑部、于反应侧凸起而形成构造台阶部，构造台阶部凸起设置于出口汇流区和出口歧管之间；极板于反应侧形成排水槽，排水槽避让构造台阶部而进行设置，排水槽绕过构造台阶部而连通出口汇流区和出口歧管。出口歧管。出口歧管。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池及电堆系统


[0001]本申请涉及燃料电池
，具体涉及一种燃料电池及电堆系统。

技术介绍

[0002]燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。对于采用单电池堆叠结构的燃料电池而言，同一单电池的阳极板和阴极板围合形成反应气体流场，而相邻单电池的阳极板和阴极板围合形成冷却液流场。而在燃料电池电堆运行时，反应气体流场内会产生冷凝水或由反应生成的水，需要利用反应气体的流动经由汇流区和出口歧管而排出。在相关技术中，冷凝水或产物水容易在汇流区内滞留聚集、无法及时有效地排出到出口歧管，进而堵塞限制反应气体流路而影响废气的正常排放。

技术实现思路

[0003]本申请实施例提供一种燃料电池及电堆系统，可以在不影响冷却液流场的密封结构和密封效果的前提下，提供冷凝水或产物水的有效排放路径，避免在汇流区内发生水滞留聚集现象、进而保证废气的正常排放。
[0004]一方面，本申请实施例提供一种燃料电池，包括相对设置的两个极板以及设置于所述两个极板之间的膜电极组件，所述极板具有相背设置的冷却侧和反应侧，所述极板的反应侧和所述膜电极组件围合形成反应腔室，所述反应腔室包括依次设置的入口汇流区、反应流场区和出口汇流区，所述极板具有和所述出口汇流区连接的出口歧管；所述极板具有钣金结构，所述钣金结构具有第一冲压构造，所述第一冲压构造于所述冷却侧凹陷而形成预留密封注塑部、于所述反应侧凸起而形成构造台阶部，所述构造台阶部凸起设置于所述出口汇流区和所述出口歧管之间；所述极板于所述反应侧形成排水槽，所述排水槽避让所述构造台阶部而进行设置，所述排水槽绕过所述构造台阶部而连通所述出口汇流区和所述出口歧管。
[0005]在一些实施例中，所述排水槽的深度小于所述反应流场区的深度，所述冷却侧上对应于所述排水槽的区域的凸起高度小于所述冷却侧上对应于所述反应流场区的区域的凸起高度。
[0006]在一些实施例中，所述排水槽分别和所述出口汇流区、所述构造台阶部相邻设置。
[0007]在一些实施例中，所述排水槽上远离所述构造台阶部的一侧侧壁和所述反应流场区的一侧侧壁平齐。
[0008]在一些实施例中，所述反应流场区具有沿其宽度方向相对设置的第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁和所述入口汇流区相邻设置，所述第二侧壁和所述出口汇流区相邻设置；所述排水槽上接近所述构造台阶部的一侧侧壁位于所述第二侧壁远离所述第一侧壁的一侧区域，或者所述排水槽上接近所述构造台阶部的一侧侧壁和所述第二侧壁平齐，以使所述排水槽设置于所述极板的反应侧上的边缘区域。
[0009]在一些实施例中，所述排水槽的通流横截面积自所述排水槽中连接所述出口汇流
区的一端递减至所述排水槽中连接所述出口歧管的一端。
[0010]在一些实施例中，所述极板的反应侧设有汇流结构部，所述汇流结构部形成于所述构造台阶部上，所述汇流结构部连通所述出口歧管，所述排水槽和所述汇流结构部相邻设置且相互隔离。
[0011]在一些实施例中，所述汇流结构部包括多个导流槽，所述多个导流槽依次间隔设置、且分别连通所述出口歧管，所述导流槽的槽底高于所述反应流场区的底面。
[0012]在一些实施例中，所述出口汇流区的通流横截面积自所述出口汇流区上连接所述反应流场区的一端递减至所述出口汇流区上连接所述出口歧管的一端。
[0013]另一方面，本申请实施例提供一种电堆系统，包括以上任一实施例提供的燃料电池，多个燃料电池依次层叠设置，所述多个燃料电池的入口歧管依次连通、且所述多个燃料电池的出口歧管依次连通。
[0014]本申请实施例通过在极板的反应侧形成排水槽，且使排水槽避让构造台阶部而进行设置、并使排水槽绕过构造台阶部而连通出口汇流区和出口歧管；在反应流场区的废气流动而强制冷凝水和产物水流动至出口汇流区时，冷凝水和产物水受阻于构造台阶部的凸起结构、无法翻越构造台阶部而进入出口歧管，此时可以利用排水槽而将受阻的冷凝水和产物水绕过构造台阶部而排放至出口歧管，在不影响冷却液流场的密封结构和密封效果的前提下、提供冷凝水或产物水的有效排放路径，避免在汇流区内发生水滞留聚集现象、进而保证废气的正常排放。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1是本申请一些实施例提供的燃料电池的透视结构图；
[0017]图2是本申请一些实施例提供的燃料电池的局部剖视结构图；
[0018]图3是本申请一些实施例提供的燃料电池的一种主视结构图；
[0019]图4是图3中燃料电池的局部结构图；
[0020]图5是本申请一些实施例提供的燃料电池的另一种主视结构图。
[0021]主要元件符号说明：
[0022]1‑
极板，11
‑
冷却侧，111
‑
预留密封注塑部，12
‑
反应侧，121
‑
构造台阶部，122
‑
排水槽，123
‑
汇流结构部，1231
‑
导流槽，13
‑
入口歧管，14
‑
出口歧管，101
‑
阳极板，102
‑
阴极板，103
‑
膜电极组件，104
‑
反应腔室，41
‑
入口汇流区，42
‑
反应流场区，421
‑
第一侧壁，422
‑
第二侧壁，43
‑
出口汇流区。
具体实施方式
[0023]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。
[0024]在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0025]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，其特征在于，包括相对设置的两个极板以及设置于所述两个极板之间的膜电极组件，所述极板具有相背设置的冷却侧和反应侧，所述极板的反应侧和所述膜电极组件围合形成反应腔室，所述反应腔室包括依次设置的入口汇流区、反应流场区和出口汇流区，所述极板具有和所述出口汇流区连接的出口歧管；所述极板具有钣金结构，所述钣金结构具有第一冲压构造，所述第一冲压构造于所述冷却侧凹陷而形成预留密封注塑部、于所述反应侧凸起而形成构造台阶部，所述构造台阶部凸起设置于所述出口汇流区和所述出口歧管之间；所述极板于所述反应侧形成排水槽，所述排水槽避让所述构造台阶部而进行设置，所述排水槽绕过所述构造台阶部而连通所述出口汇流区和所述出口歧管。2.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述排水槽的深度小于所述反应流场区的深度，所述冷却侧上对应于所述排水槽的区域的凸起高度小于所述冷却侧上对应于所述反应流场区的区域的凸起高度。3.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述排水槽分别和所述出口汇流区、所述构造台阶部相邻设置。4.根据权利要求3所述的燃料电池，其特征在于，所述排水槽上远离所述构造台阶部的一侧侧壁和所述反应流场区的一侧侧壁平齐。5.根据权利要求3所述的燃料电池，其特征在于，所述反应流场区具有沿其宽度方向相对设置的第一侧壁和第二侧壁，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：白云飞，刘晴晴，唐厚闻，邵恒，梁鹏，
申请(专利权)人：上海氢晨新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：