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，所述燃料电池包括相对设置的阳极板和阴极板、以及设置于所述阳极板和所述阴极板之间的膜电极组件，所述阴极板和所述膜电极组件围合形成阴极流体腔室，所述阴极板上设有和所述阴极流体腔室连通的阴极出口歧管；所述阴极流体腔室包括依次设置的第一汇流区、反应流场区和第二汇流区，所述阴极出口歧管设置于所述第二汇流区远离所述反应流场区的一端，所述第二汇流区的底面连接所述反应流场区和所述阴极出口歧管，且所述第二汇流区的底面上连接所述反应流场区的一端高于所述底面上连接所述阴极出口歧管的一端。出口歧管的一端。出口歧管的一端。

【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。同一单电池的阳极板和阴极板围合形成反应气体流场，而在燃料电池电堆运行时，反应气体流场内、尤其是位于阴极侧的区域会产生作为反应产物之一的水；这些产物水主要通过反应气体的流动，从阴极出口歧管排出。在相关技术中，由于燃料电池的结构限制，这些产物水容易在反应气体流场内邻近阴极出口歧管的区域滞留聚集、无法及时排出而使流路堵塞受阻，进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，可以使得运行过程中产生的水能够及时地从反应气体流场排放到阴极出口歧管内，避免在反应气体流场内邻近阴极出口歧管的区域发生水滞留聚集而影响废气的正常排放。
[0004]一方面，本申请实施例提供一种燃料电池，包括相对设置的阳极板和阴极板、以及设置于所述阳极板和所述阴极板之间的膜电极组件，所述阴极板和所述膜电极组件围合形成阴极流体腔室，所述阴极板上设有和所述阴极流体腔室连通的阴极出口歧管；所述阴极流体腔室包括依次设置的第一汇流区、反应流场区和第二汇流区，所述阴极出口歧管设置于所述第二汇流区远离所述反应流场区的一端，所述第二汇流区的底面连接所述反应流场区和所述阴极出口歧管，且所述第二汇流区的底面上连接所述反应流场区的一端高于所述底面上连接所述阴极出口歧管的一端。
[0005]在一些实施例中，所述第二汇流区的底面具有坡面结构，所述坡面结构自所述反应流场区递降地延伸至所述阴极出口歧管。
[0006]在一些实施例中，所述第二汇流区的通流横截面积自所述第二汇流区上连接所述反应流场区的一端递减至所述第二汇流区上连接所述阴极出口歧管的一端。
[0007]在一些实施例中，所述第二汇流区的底面上设有集水凹槽。
[0008]在一些实施例中，所述第二汇流区的底面上设有导流槽，所述导流槽分别连接所述集水凹槽和所述阴极出口歧管，所述导流槽凹陷形成于所述第二汇流区的底面上。
[0009]在一些实施例中，所述阴极板上设有连接所述集水凹槽和所述阴极出口歧管的导流腔道，所述导流腔道和所述第二汇流区相邻设置、且由所述第二汇流区的底面相隔离。
[0010]在一些实施例中，所述第二汇流区具有顶面和侧面，所述顶面和所述底面相对间隔设置，所述侧面连接所述顶面和所述底面、且和所述膜电极组件相对间隔设置；所述阴极板上还设有位于所述第二汇流区的挡流壁，所述挡流壁的相邻两侧分别设置于所述顶面和所述侧面上，所述挡流壁和所述底面相对间隔设置、且位于所述集水凹槽的上方。
[0011]在一些实施例中，所述第二汇流区和所述导流腔道分别凹陷形成于所述阴极板上
朝向所述膜电极组件的一侧表面；在所述阴极板和所述膜电极组件围合形成阴极流体腔室时，所述第二汇流区和所述导流腔道分别被所述膜电极组件所覆盖闭合。
[0012]在一些实施例中，所述阴极板上设有和所述阴极流体腔室连通的阴极入口歧管，所述阴极入口歧管和所述阴极出口歧管分别设置于所述阴极流体腔室的对角区域。
[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阴极出口歧管依次连通。
[0014]本申请实施例通过在阴极流体腔室内形成依次设置的第一汇流区、反应流场区和第二汇流区，并将第二汇流区的底面上连接反应流场区的一端配置为高于底面上连接阴极出口歧管的一端，使得第二汇流区的底面上靠近反应流场区的一端较高、而靠近阴极出口歧管的一端较低；这样，在反应流场区的废气流动而强制产物水流动至第二汇流区时，可以利用第二汇流区的底面所具有的倾斜向下的设置结构对产物水进行导流，使产物水在自重作用和气流的强制作用下能够比较顺畅地排放到阴极出口歧管，从而避免产物水在第二汇流区内发生滞留聚集及由此引起的第二汇流区堵塞和通流受限，使第二汇流区始终具有较大的通流横截面积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阴极板的一种主视结构图；
[0018]图3是本申请一些实施例提供的燃料电池的阴极板的另一种主视结构图；
[0019]图4是本申请一些实施例提供的燃料电池的阴极板的又一种主视结构图；
[0020]图5是本申请一些实施例提供的燃料电池的阴极板的再一种主视结构图。
[0021]主要元件符号说明：
[0022]1‑
阴极板，11
‑
阴极出口歧管，12
‑
阴极入口歧管，13
‑
集水凹槽，14
‑
导流槽，15
‑
导流腔道，16
‑
挡流壁，2
‑
阳极板，3
‑
膜电极组件，4
‑
阴极流体腔室，41
‑
第一汇流区，42
‑
反应流场区，43
‑
第二汇流区，431
‑
底面，432
‑
顶面，433
‑
侧面。
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]“A和/或B”，包括以下三种组合：仅A，仅B，及A和B的组合。
[0026]本申请中“适用于”或“被配置为”的使用意味着开放和包容性的语言，其不排除本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池，其特征在于，包括相对设置的阳极板和阴极板、以及设置于所述阳极板和所述阴极板之间的膜电极组件，所述阴极板和所述膜电极组件围合形成阴极流体腔室，所述阴极板上设有和所述阴极流体腔室连通的阴极出口歧管；所述阴极流体腔室包括依次设置的第一汇流区、反应流场区和第二汇流区，所述阴极出口歧管设置于所述第二汇流区远离所述反应流场区的一端，所述第二汇流区的底面连接所述反应流场区和所述阴极出口歧管，且所述第二汇流区的底面上连接所述反应流场区的一端高于所述底面上连接所述阴极出口歧管的一端。2.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述第二汇流区的底面具有坡面结构，所述坡面结构自所述反应流场区递降地延伸至所述阴极出口歧管。3.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述第二汇流区的通流横截面积自所述第二汇流区上连接所述反应流场区的一端递减至所述第二汇流区上连接所述阴极出口歧管的一端。4.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述第二汇流区的底面上设有集水凹槽。5.根据权利要求4所述的燃料电池，其特征在于，所述第二汇流区的底面上设有导流槽，所述导流槽分别连接所述集水凹槽和所述阴极出口歧管，所述导流槽凹陷形成于所述第二汇流区的底面上。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐厚闻，白云飞，麦建明，伍兴俊，李冬冬，
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：