【技术实现步骤摘要】
本公开涉及家用电器设备领域，尤其涉及一种燃料电池单元及燃料电池堆。
技术介绍
1、质子交换膜燃料电池(pemfc)是一种通过氢气和氧气的电化学反应，将化学能转化成电能的新型能源装置，具有能量转换效率高、无污染、运行温度低、启动快等优点。电堆通常由多个燃料电池单电池进行层叠式组装后，由端板夹紧构成。单电池由第一极板、膜电极组件及第二极板构成，呈“三明治”夹层状，通过将多层单电池堆叠成电堆后，以满足不同电压、输出功率的需求。其中，膜电极组价是具有三合一结构的组件，它由扩散层、催化层和质子交换膜组成，扩散层为反应气体提供传质通道，同时起到集流体的作用；催化层是发生电化学反应的场所，是膜电极组件的核心部件；质子交换膜为阴阳两极提供了隔膜，同时也为质子的传输提供通道。根据冷却方式的不同，质子交换膜燃料电池可以分为液冷质子交换膜燃料电池和空冷质子交换膜燃料电池。
2、在液冷燃料电池工作的过程中，大约有40～60％的化学能以热能的形式耗散，热量如果在电堆中累积将会使电堆温度不断上升，不仅会使燃料电池的工作效率低，甚至会使膜电极组件由于局部温度过高而烧穿，导致电池失效等后果。因此，必须对电池进行散热处理。
3、相关技术中，冷却介质一般是从燃料电池堆的一侧流向另一侧，以带走贴紧其反应产生的热量。但是，燃料电池堆中的反应热能一般会集中在该电池极板的中心位置处，使得燃料电池堆中心的温度往往高于侧缘的温度，因此，该散热方式无法确保燃料电池堆的中心位置和侧缘位置能被均匀降温，使得燃料电池堆的整体热均衡性差。
1、本公开提供了一种燃料电池单元及燃料电池堆，以解决传统燃料电池堆热均衡性差的技术问题。
2、为此，第一方面，一种燃料电池单元，包括：
3、两个极板，极板包括相背设置的气体流道面和液体流道面，气体流道面包括多个气体流道单元，气体流道单元使气体从中心位置往边缘流动，多个气体流道单元呈阵列分布；液体流道面包括多个液体流道单元，多个液体流道单元与多个气体流道单元一一对应设置；以及，
4、膜电极组件，设于两个极板的气体流道面之间。
5、在一种可能的实施方式中，气体流道单元包括连通的第一气体流道和第二气体流道，第一气体流道的流入端位于气体流道单元的边缘，第一气体流道的流出端位于气体流道单元的中心位置，第二气体流道绕设于第一气体流道的周缘，且第二气体流道的流道长度大于第一气体流道的流道长度。
6、在一种可能的实施方式中，第一气体流道的横截面大于第二气体流道的横截面。
7、在一种可能的实施方式中，第二气体流道设有两组，两组第二气体流道沿第一气体流道的轴向对称分布。
8、在一种可能的实施方式中，第二气体流道包括多个支流道和多个汇流道，多个汇流道沿第一气体流道的轴向间隔分布，支流道用于连通第一气体流道和汇流道，以及用于连通相邻两汇流道；
9、远离第一气体流道流出端的支流道的流道长度大于靠近第一气体流道流出端的支流道的流道长度。
10、在一种可能的实施方式中，气体流道单元的形状为矩形、三角形、圆形、半圆形、梯形和棱形中的任一者或其组合。
11、在一种可能的实施方式中，多个气体流道单元呈矩阵阵列排布，气体流道面还包括流入主流道、多个流入辅流道及流出流道，流入主流道将多个气体流道单元对称分隔，多个流入辅流道沿流入主流道的轴向并排间隔分布，流入辅流道具有多个流出端口，一流出端口对应一气体流道单元设置，气体流道单元的流出端连通流出流道。
12、在一种可能的实施方式中，流出流道具有流出主流道和多个流出辅流道，一流入辅流道对应两流出辅流道设置，流出辅流道对称分布于流入主流道的两侧，流出辅流道具有多个流入端口，一流入端口对应一气体流道单元设置，多个流出辅流道的流出端连通流出主流道；
13、流出主流道于流入主流道配置于气体流道面的相对两侧。
14、在一种可能的实施方式中，液体流道单元包括第一液体流道、第二液体流道及调节件，第一液体流道从液体流道单元的侧缘延伸至中心位置，第二液体流道绕设于第一液体流道的周侧，且第二液体流道和第一液体流道在中心位置处连通；
15、调节件设于第一液体流道内，以根据中心位置处的温度升高，而增大进入第二液体流道的液体的流速；或者，以根据中心位置处的温度降低，而减小进入第二液体流道的液体的流速。
16、第二方面，本公开还提供了一种燃料电池堆，包括多个如上所述的燃料电池单元，多个燃料电池单元依次堆叠。
17、根据本公开提供的燃料电池单元及燃料电池堆，该燃料电池单元包括：两个极板，极板包括相背设置的气体流道面和液体流道面，气体流道面包括多个气体流道单元，气体流道单元使气体从中心位置往边缘流动，多个气体流道单元呈阵列分布；液体流道面包括多个液体流道单元，多个液体流道单元与多个气体流道单元一一对应设置；以及，膜电极组件，设于两个极板的气体流道面之间。本公开技术方案，通过优化极板上流道的结构性布局，将极板的燃料气体流道去中心化布局，以改善传统燃料气体在极板的中心处产热高、边缘处产热低的产热结构，使得燃料气体的产热量高点可被均分分散至极板上，调节极板在燃料气体侧的热均衡性；同时，将极板的冷却液体流道去中心化布局，以对每一气体流道单元有针对性的单独散热，从而提高燃料电池的散热均衡性。如此，以实现燃料电池单元在燃气侧和冷却液侧的双重去中心化布局，至少可从产热和散热两方面优化极板的热均衡性能。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种燃料电池单元，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的燃料电池单元，其特征在于，所述气体流道单元包括连通的第一气体流道和第二气体流道，所述第一气体流道的流入端位于所述气体流道单元的边缘，所述第一气体流道的流出端位于所述气体流道单元的中心位置，所述第二气体流道绕设于所述第一气体流道的周缘，且所述第二气体流道的流道长度大于所述第一气体流道的流道长度。
3.根据权利要求2所述的燃料电池单元，其特征在于，所述第一气体流道的横截面大于所述第二气体流道的横截面。
4.根据权利要求3所述的燃料电池单元，其特征在于，所述第二气体流道设有两组，两组所述第二气体流道沿所述第一气体流道的轴向对称分布。
5.根据权利要求4所述的燃料电池单元，其特征在于，所述第二气体流道包括多个支流道和多个汇流道，多个所述汇流道沿所述第一气体流道的轴向间隔分布，所述支流道用于连通所述第一气体流道和所述汇流道，以及用于连通相邻两所述汇流道；
6.根据权利要求1所述的燃料电池单元，其特征在于，所述气体流道单元的形状为矩形、三角形、圆形、半圆形、梯形和棱形
7.根据权利要求1所述的燃料电池单元，其特征在于，多个所述气体流道单元呈矩阵阵列排布，所述气体流道面还包括流入主流道、多个流入辅流道及流出流道，所述流入主流道将多个所述气体流道单元对称分隔，多个所述流入辅流道沿所述流入主流道的轴向并排间隔分布，所述流入辅流道具有多个流出端口，一所述流出端口对应一所述气体流道单元设置，所述气体流道单元的流出端连通所述流出流道。
8.根据权利要求7所述的燃料电池单元，其特征在于，所述流出流道具有流出主流道和多个流出辅流道，一所述流入辅流道对应两所述流出辅流道设置，所述流出辅流道对称分布于所述流入主流道的两侧，所述流出辅流道具有多个流入端口，一所述流入端口对应一所述气体流道单元设置，多个所述流出辅流道的流出端连通所述流出主流道；
9.根据权利要求1所述的燃料电池单元，其特征在于，所述液体流道单元包括第一液体流道、第二液体流道及调节件，所述第一液体流道从所述液体流道单元的侧缘延伸至中心位置，所述第二液体流道绕设于所述第一液体流道的周侧，且所述第二液体流道和所述第一液体流道在中心位置处连通；
10.一种燃料电池堆，其特征在于，包括多个如权利要求1至9任一项所述的燃料电池单元，多个所述燃料电池单元依次堆叠。
...【技术特征摘要】
1.一种燃料电池单元，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的燃料电池单元，其特征在于，所述气体流道单元包括连通的第一气体流道和第二气体流道，所述第一气体流道的流入端位于所述气体流道单元的边缘，所述第一气体流道的流出端位于所述气体流道单元的中心位置，所述第二气体流道绕设于所述第一气体流道的周缘，且所述第二气体流道的流道长度大于所述第一气体流道的流道长度。
3.根据权利要求2所述的燃料电池单元，其特征在于，所述第一气体流道的横截面大于所述第二气体流道的横截面。
4.根据权利要求3所述的燃料电池单元，其特征在于，所述第二气体流道设有两组，两组所述第二气体流道沿所述第一气体流道的轴向对称分布。
5.根据权利要求4所述的燃料电池单元，其特征在于，所述第二气体流道包括多个支流道和多个汇流道，多个所述汇流道沿所述第一气体流道的轴向间隔分布，所述支流道用于连通所述第一气体流道和所述汇流道，以及用于连通相邻两所述汇流道；
6.根据权利要求1所述的燃料电池单元，其特征在于，所述气体流道单元的形状为矩形、三角形、圆形、半圆形、梯形和棱形中的任一者或其组合。
7.根据权利要求1所述的燃...
【专利技术属性】
技术研发人员：祁文杰，黄家乐，张贤明，唐旭，黄汶岐，刘文祥，陈鑫，郭盛昌，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。