一种基于流体分配一致性的电堆总成结构制造技术

本发明专利技术提供了一种基于流体分配一致性的电堆总成结构，属于燃料电池技术领域，解决了现有技术无法有效地进行流体均一性调控的问题。该电堆总成结构包括电堆堆芯，以及设置于电堆堆芯一侧的端板组件和外接歧管。在电堆堆芯的每一片单电池的气体进口与气体出口处均安装压力计，用于实时获取该单电池的气体进口

【技术实现步骤摘要】
一种基于流体分配一致性的电堆总成结构


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，尤其涉及一种基于流体分配一致性的电堆总成结构。

技术介绍

[0002]燃料电池是具有发展潜力的新能源产品之一，其工作原理是通过向电堆注入燃料气体发生电化学反应发电。燃料电池电堆由双极板、膜电极等发电部件及端板组件、紧固部件、歧管组成。其中，双极板、膜电极交替堆叠形成单电池，空气、燃料气体及冷却液流体通过歧管在端板组件处，到达双极板与膜电极通孔形成共同通路，成为进气总管，在总管处进行各个单电池的流体分配。
[0003]自然状态下，单电池间的流体分配基本符合三腔进出口侧流量分配大、盲端侧流量分配小的规律。对端板和歧管的结构进行优化设计，有助于电堆流体分配性能的提升。
[0004]中国专利CN116093397A提出了一种在电堆的进气歧管内设置多个导流片的方法，通过在每个单体电池的气流通道的进口处设置一个导流片，使导流片接触到总管的流动气体，对流动气体形成缓速，气体易于从总管进入单电池气体通道。但由于每一片导流片长度不一样，难以批量生产，同时单电池厚度比较薄，导流片间距难以控制，反而容易造成单电池进气口堵塞。
[0005]中国专利CN216850009U提出对两侧端板和外侧歧管进行改进，在三腔口对应位置处设置内弧形挡块，改善各电池的电化学反应均一性。但无贴合实际使用状态的一致性调控方案，无法保证良好的调控效果。

技术实现思路

[0006]鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种基于流体分配一致性的电堆总成结构，用以解决现有技无法有效地进行流体均一性调控的问题。
[0007]一方面，本专利技术实施例提供了一种基于流体分配一致性的电堆总成结构，包括电堆堆芯，以及设置于电堆堆芯一侧的端板组件和外接歧管；其中，
[0008]在电堆堆芯的每一片单电池的气体进口与气体出口处均安装压力计，用于实时获取该单电池的气体进口
‑
气体出口之间的静压差；
[0009]在端板组件上设有与电堆堆芯中双极板三腔口匹配的三腔开口，该三腔开口与相应的外接歧管密封连接，用于导入进堆气体；
[0010]在端板组件的三腔开口处或外接歧管的近三腔开口处设有至少一个局部缩颈结构，该局部缩颈结构用于增大进堆气体的流动速度，以增强单电池间的气体分配一致性。
[0011]上述技术方案的有益效果如下：自然状态下，燃料电池电堆单电池间的流体分配基本符合三腔进出口侧流量分配大，盲端侧流量分配小的分布特点，导致效燃料电池率较低。上述技术方案通过在端板组件的三腔开口处或外接歧管的近三腔开口处设置局部缩颈结构，有利于增大端板进口侧流体流速，从而调节燃料电池电堆单单池间流体分配一致性，
提升了燃料电池效率。
[0012]基于上述装置的进一步改进，所述局部缩颈结构沿气体流动方向呈先渐缩
‑
后渐扩的组合形式，且先渐缩的角度小于等于后渐扩的角度，以增大气体流动速度。
[0013]进一步，在每一所述外接歧管上靠近端板组件处设有一个用于调节歧管内实时流通面积的调节阀，通过该调节阀的调节使得每一片单电池的进气进口
‑
气体出口之间的静压差均落在设定范围内，该流通面积的可调范围为10％～100％，且歧管的初始流通面积与端板组件的三腔开口的流通面积一致。
[0014]进一步，所述局部缩颈结构与所述调节阀集成于一体，以通过调整调节阀的开度，改变进堆气体的流动速度。
[0015]进一步，该电堆总成结构还包括控制器；其中，
[0016]控制器，用于在燃料电池运行过程中实时获取所有的压力计数据，并根据压力计数据调整调节阀的开度，从而使得每一片单电池的气体进口
‑
气体出口之间的静压差均落回设定范围内；
[0017]控制器的输入端接所有的压力计，其输出端接调节阀的控制端。
[0018]进一步，控制器执行如下步骤以完成单电池流体分配一致性功能：
[0019]在燃料电池运行过程中，接收到单电池流体分配一致性控制指令后，实时获取所有的压力计数据；
[0020]确定压力计数据未在设定范围的单电池数量；
[0021]根据上述单电池数量设定调节阀的开度，从而使得每一片单电池的气体进口
‑
气体出口之间的静压差均落回设定范围内。
[0022]进一步，外接歧管内设有导流体结构，以保证进气的流畅。
[0023]进一步，电堆堆芯的双极板三腔口边缘设有导流片。
[0024]进一步，端板组件的三腔开口包括氢气进口、空气进口、冷却液进口、氢气出口、空气出口、冷却液出口；并且，
[0025]所述氢气进口、空气进口、冷却液进口、氢气出口、空气出口、冷却液出口的截面积均大于等于电堆堆芯的双极板三腔口中对应端口的截面积。
[0026]进一步，所述局部缩颈结构的先渐缩、后渐扩中间设有弧状涡流缓冲结构；并且，
[0027]该电堆总成结构还包括燃料电池单片电压巡检装置；该燃料电池单片电压巡检装置用于实时采集当前时刻每一单电池的电压，发送至控制器；
[0028]控制器，还用于根据当前时刻每一单电池的电压，输出电堆分配一致的评估结果。
[0029]提供
技术实现思路
部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。
技术实现思路
部分无意标识本专利技术的重要特征或必要特征，也无意限制本专利技术的范围。
附图说明
[0030]通过结合附图对本专利技术示例性实施例进行更详细的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本专利技术示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0031]图1示出了现有技术单电池气体分配比例示意图；
[0032]图2示出了实施例1燃料电池电堆单电池间的气体分配示意图；
[0033]图3示出了实施例2调节阀开度最大时候的歧管示意图；
[0034]图4示出了实施例2调节阀开度为60％～70％的歧管示意图；
[0035]图5示出了实施例2局部缩颈结构示意图；
[0036]图6示出了实施例2单电池气体分配比例示意图。
[0037]附图标记
[0038]1‑
电堆堆芯；2
‑
端板组件；3
‑
外接歧管；4
‑
压力计；5
‑
局部缩颈结构；6
‑
调节阀。
具体实施方式
[0039]下面将参照附图更详细地描述本专利技术的实施例。虽然附图中显示了本专利技术的实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本专利技术更加透彻和完整，并且能够将本专利技术的范围完整地传达给本领域的技术人员。
[0040]在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于流体分配一致性的电堆总成结构，其特征在于，包括电堆堆芯，以及设置于电堆堆芯一侧的端板组件和外接歧管；其中，在电堆堆芯的每一片单电池的气体进口与气体出口处均安装压力计，用于实时获取该单电池的气体进口
‑
气体出口之间的静压差；在端板组件上设有与电堆堆芯中双极板三腔口匹配的三腔开口，该三腔开口与相应的外接歧管密封连接，用于导入进堆气体；在端板组件的三腔开口处或外接歧管的近三腔开口处设有至少一个局部缩颈结构，该局部缩颈结构用于增大进堆气体的流动速度，以增强单电池间的气体分配一致性。2.根据权利要求1所述的基于流体分配一致性的电堆总成结构，其特征在于，所述局部缩颈结构沿气体流动方向呈先渐缩
‑
后渐扩的组合形式，且先渐缩的角度小于等于后渐扩的角度，以增大气体流动速度。3.根据权利要求1或2所述的基于流体分配一致性的电堆总成结构，其特征在于，在每一所述外接歧管上靠近端板组件处设有一个用于调节歧管内实时流通面积的调节阀，通过该调节阀的调节使得每一片单电池的进气进口
‑
气体出口之间的静压差均落在设定范围内，该流通面积的可调范围为10％～100％，且歧管的初始流通面积与端板组件的三腔开口的流通面积一致。4.根据权利要求3所述的基于流体分配一致性的电堆总成结构，其特征在于，所述局部缩颈结构与所述调节阀集成于一体，以通过调整调节阀的开度，改变进堆气体的流动速度。5.根据权利要求4所述的基于流体分配一致性的电堆总成结构，其特征在于，还包括控制器；其中，控制器，用于在燃料电池运行过程中实时获取所有的压力计数据，并根据所述压力计数据调整调节阀的开度，从而使得每一片单电池的气体进口
‑
气...

【专利技术属性】
技术研发人员：王泽昊，李宪才，洪亢，文杰，田思思，丁铁新，徐云飞，
申请(专利权)人：北京亿华通科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：