【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃料电池电堆，具体而言，尤其涉及一种大功率燃料电池电堆结构。
技术介绍
1、燃料电池是通过电化学反应将化学能转换成电能的装置，具有效率高、噪声低、无污染等特点，是一项非常具备发展前景的发电技术。然而，燃料电池大规模应用的最大瓶颈就是成本高的问题，目前主要在商用车上的应用越来越普及，同时大吨位商用车对燃料电池发动机的功率要求也越来越高。
2、在电化学反应过程中，质子交换膜将氢气和氧气通过化学反应转化为电能，但是适当的湿润状态才能使它正常工作。主要原因是：(1)过于干燥的质子交换膜，会增加他的内阻，降低氢离子的传导性能。湿润状态可以预防膜的干燥，保持其功能稳定。(2)湿润状态下的质子交换膜可以有效地封闭氧气，防止氧气泄漏进入燃料电池的阳极侧。这对于维持正常的电化学反应和防止金属部件腐蚀至关重要。(3)质子交换膜是由聚合物材料制成的，这些材料具有良好的水吸附性能。膜内的水分子被吸附后，可以与氢离子结合形成质子并在膜内传导。因此，湿润的质子交换膜可以促进氢离子的传导，提高燃料电池的效率。(4)质子交换膜燃料电池在操作过程中需要保持适当的温度。湿润状态的质子交换膜可以帮助维持燃料电池内部的温度平衡。水分的存在可以吸收和释放热量，有效地调节温度。因此在燃料电池系统工作过程中需要在阴阳极都保持一定的湿度。综上可知，现有的技术为使质子交换膜湿润，需要采用外部循环。而外部循环需要增加氢循环泵和引射器，增加成本和空间。
3、此外，为了满足市场对燃料电池发动机的大功率需求，现有技术一般采用两种方式解决：一种是单堆
4、然而，当采用单堆方案时，由于电堆的节数过长，会导致如下问题：电堆节数过长会导致电堆流体分配不均，造成两端电压低，降低电堆使用寿命；电堆节数过长会导致电堆塌腰，造成电堆气体泄漏等风险。当采用双堆甚至多堆串、并联方案时，会导致如下问题：此方案会采用至少两套电堆辅件，导致电堆模块的体积更大、成本更高；为了使得两套电堆的三腔流体分配均匀，此方案对分配歧管的设计要求更高，结构复杂，难以加工，保证电堆模块气密性的难度大；复杂的分配歧管、两套辅件导致电堆模块的功率密度降低，燃料电池的竞争力下降。
技术实现思路
1、根据上述提出燃料电池发动机单堆方案电堆节数过长会导致电堆塌腰的技术问题，而提供一种大功率燃料电池电堆结构。本专利技术设计防塌腰结构，提高电堆抵抗振动和冲击的能力，提高电堆的可靠性。
2、本专利技术采用的技术手段如下：
3、一种大功率燃料电池电堆结构，包括由上至下依次设置的燃料进口端板、第一绝缘板、负极集流板、电池前段、转接板、电池后段、正极集流板、第二绝缘板、燃料出口端板，所述电池前段、转接板和电池后段内设置有燃料腔，所述燃料腔内设置有流动的燃料，所述电池前段和电池后段内设置有空气腔，所述空气腔内设置有流动的空气；
4、以燃料进口的一侧为右侧，以远离燃料进口的一侧为左侧，所述燃料腔包括第一右侧燃料公用管道、第一左侧燃料公用管道、第二右侧燃料公用管道和第二左侧燃料公用管道，所述第一右侧燃料公用管道和第一左侧燃料公用管道设置于电池前段内部，所述第二右侧燃料公用管道和第二左侧燃料公用管道设置于电池后段内部，所述第一右侧燃料公用管道的一端与燃料进口相连，所述第一右侧燃料公用管道的另一端通过各个单池与第一左侧燃料公用管道的一端相连，所述第一左侧燃料公用管道的另一端与转接板内部管道的左端相连，所述转接板内部管道设置于转接板内部，所述转接板内部管道的右端与第二右侧燃料公用管道的一端相连，所述第二右侧燃料公用管道的另一端通过各单池与第二左侧燃料公用管道的一端相连，所述第二左侧燃料公用管道的另一端与燃料出口相连。
5、进一步地，所述空气腔包括第一左侧空气公用管道、第一右侧空气公用管道、第二左侧空气公用管道和第二右侧空气公用管道，所述第一左侧空气公用管道和第一右侧空气公用管道设置于电池前段内，所述第二左侧空气公用管道和第二右侧空气公用管道设置于电池后段内，所述第一左侧空气公用管道的一端连接空气进口，所述第一左侧空气公用管道的另一端通过各单池连接第一右侧空气公用管道的一端，所述第一右侧空气公用管道的另一端连接空气出口，所述第二左侧空气公用管道的一端连接空气进口，所述第二左侧空气公用管道的另一端通过各单池连接第二右侧空气公用管道的一端，所述第二右侧空气公用管道的另一端连接空气出口。
6、进一步地，所述转接板包括上下设置、位置相对的进口转接板和出口转接板，所述进口转接板上开设有由左至右逐渐降低的倾斜槽，所述倾斜槽的左端设置有进口转接板燃料出口，所述倾斜槽的右端设置有进口转接板燃料入口，所述出口转接板上与进口转接板燃料出口相对的位置上设置有出口转接板燃料入口；
7、出口转接板将燃料腔进口公用管道封堵，使得上一个模块的燃料腔出口公用管道的燃料通过进口转接板燃料入口依次进入倾斜槽、进口转接板燃料出口、出口转接板燃料入口，从而进入下一个模块的燃料公用管道；所述进口转接板上设置有进口转接板冷却液入口和进口转接板冷却液出口，所述出口转接板上设置有出口转接板冷却液入口和出口转接板冷却液出口，所述进口转接板冷却液入口与出口转接板冷却液入口位置重合，所述进口转接板冷却液出口与出口转接板冷却液出口位置重合。
8、进一步地，所述燃料进口端板上开设有燃料进口端板燃料进口、燃料进口端板空气进口、燃料进口端板空气出口、冷却液进口和冷却液出口；所述燃料出口端板上开设有燃料出口端板空气进口、燃料出口端板空气出口和燃料出口。
9、进一步地，所述空气腔包括第一左侧空气公用管道、第二左侧空气公用管道和第一右侧空气公用管道，所述第一左侧空气公用管道设置于电池前段内，所述第二左侧空气公用管道设置于电池后段内，所述第一右侧空气公用管道设置于电池前段、转接板和电池后段内，所述第一左侧空气公用管道的一端连接空气进口，所述第一左侧空气公用管道的另一端通过各单池连接第一右侧空气公用管道位于电池前段的部分，所述第二左侧空气公用管道的一端连接空气进口，所述第二左侧空气公用管道的另一端通过各单池连接第一右侧空气公用管道位于电池后段的部分，所述第一右侧空气公用管道与位于电池前段的空气出口相连。
10、进一步地，所述转接板包括上下设置、位置相对的进口转接板和出口转接板，所述进口转接板上开设有由左至右逐渐降低的倾斜槽，所述倾斜槽的左端设置有进口转接板燃料出口，所述倾斜槽的右端设置有进口转接板燃料入口，所述出口转接板上与进口转接板燃料出口相对的位置上设置有出口转接板燃料入口；
11、出口转接板将燃料腔进口公用管道封堵，使得上一个模块的燃料腔出口公用管道的燃料通过进口转接板燃料入口依次进入倾斜槽、进口转接板燃料出口、出口转接板燃料入口，从而进入下一个模块的燃料公用管道；所述进口转接板上设置有进口转接板冷却液入口和进口转接板冷却液出口，所述出口转接板上设置有出口转接板冷却液入口和出口转接板冷本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种大功率燃料电池电堆结构，其特征在于：包括由上至下依次设置的燃料进口端板、第一绝缘板、负极集流板、电池前段、转接板、电池后段、正极集流板、第二绝缘板、燃料出口端板，所述电池前段、转接板和电池后段内设置有燃料腔，所述燃料腔内设置有流动的燃料，所述电池前段和电池后段内设置有空气腔，所述空气腔内设置有流动的空气；
2.根据权利要求1所述的大功率燃料电池电堆结构，其特征在于，所述空气腔包括第一左侧空气公用管道、第一右侧空气公用管道、第二左侧空气公用管道和第二右侧空气公用管道，所述第一左侧空气公用管道和第一右侧空气公用管道设置于电池前段内，所述第二左侧空气公用管道和第二右侧空气公用管道设置于电池后段内，所述第一左侧空气公用管道的一端连接空气进口，所述第一左侧空气公用管道的另一端通过各单池连接第一右侧空气公用管道的一端，所述第一右侧空气公用管道的另一端连接空气出口，所述第二左侧空气公用管道的一端连接空气进口，所述第二左侧空气公用管道的另一端通过各单池连接第二右侧空气公用管道的一端，所述第二右侧空气公用管道的另一端连接空气出口。
3.根据权利要求2所述的大功率燃料
4.根据权利要求2所述的大功率燃料电池电堆结构，其特征在于，所述燃料进口端板上开设有燃料进口端板燃料进口、燃料进口端板空气进口、燃料进口端板空气出口、冷却液进口和冷却液出口；所述燃料出口端板上开设有燃料出口端板空气进口、燃料出口端板空气出口和燃料出口。
5.根据权利要求1所述的大功率燃料电池电堆结构，其特征在于，所述空气腔包括第一左侧空气公用管道、第二左侧空气公用管道和第一右侧空气公用管道，所述第一左侧空气公用管道设置于电池前段内，所述第二左侧空气公用管道设置于电池后段内，所述第一右侧空气公用管道设置于电池前段、转接板和电池后段内，所述第一左侧空气公用管道的一端连接空气进口，所述第一左侧空气公用管道的另一端通过各单池连接第一右侧空气公用管道位于电池前段的部分，所述第二左侧空气公用管道的一端连接空气进口，所述第二左侧空气公用管道的另一端通过各单池连接第一右侧空气公用管道位于电池后段的部分，所述第一右侧空气公用管道与位于电池前段的空气出口相连。
6.根据权利要求5所述的大功率燃料电池电堆结构，其特征在于，所述转接板包括上下设置、位置相对的进口转接板和出口转接板，所述进口转接板上开设有由左至右逐渐降低的倾斜槽，所述倾斜槽的左端设置有进口转接板燃料出口，所述倾斜槽的右端设置有进口转接板燃料入口，所述出口转接板上与进口转接板燃料出口相对的位置上设置有出口转接板燃料入口；
7.根据权利要求5所述的大功率燃料电池电堆结构，其特征在于，所述燃料进口端板上开设有燃料进口端板燃料进口、燃料进口端板空气进口、燃料进口端板空气出口、冷却液进口和冷却液出口；所述燃料出口端板上开设有燃料出口端板空气进口和燃料出口。
8.根据权利要求1所述的大功率燃料电池电堆结构，其特征在于，所述空气腔包括第一左侧空气公用管道和第一右侧空气公用管道，第一左侧空气公用管道和第一右侧空气公用管道设置于电池前段、转接板和电池后段内，所述转接板左侧内部设置有第一空气进口，所述第一空气进口与第一左侧空气公用管道相连，所述第一左侧空气公用管道通过各单池连接第一右侧空气公用管道，所述第一右侧空气公用管道与位于电池前段的空气出口相连。
9.根据权利要求8所述的大功率燃料电池电堆结构，其特征在于，所述转接板包括上下设置、位置相对的进口转接板和出口转接板，所述进口转接板上开设有由左至右逐渐降低的倾斜槽，所述倾斜槽的左端设置有进口转接板燃料出口，所述倾斜槽的右端设置有进口转接板燃料入口，所述出口转接板上与进口转接板燃料出口相对的位置上设置有出口转接板燃料入口；
10.根据权利要求8所述的大功率燃料电池电堆结构，其特征在于，所述燃料进口端板上开设有燃料进口端板燃料进口、燃料进口端板空气出口、冷却液进口和冷却液出口；所述燃料出口端板上开设有燃料出口。
...【技术特征摘要】
1.一种大功率燃料电池电堆结构，其特征在于：包括由上至下依次设置的燃料进口端板、第一绝缘板、负极集流板、电池前段、转接板、电池后段、正极集流板、第二绝缘板、燃料出口端板，所述电池前段、转接板和电池后段内设置有燃料腔，所述燃料腔内设置有流动的燃料，所述电池前段和电池后段内设置有空气腔，所述空气腔内设置有流动的空气；
2.根据权利要求1所述的大功率燃料电池电堆结构，其特征在于，所述空气腔包括第一左侧空气公用管道、第一右侧空气公用管道、第二左侧空气公用管道和第二右侧空气公用管道，所述第一左侧空气公用管道和第一右侧空气公用管道设置于电池前段内，所述第二左侧空气公用管道和第二右侧空气公用管道设置于电池后段内，所述第一左侧空气公用管道的一端连接空气进口，所述第一左侧空气公用管道的另一端通过各单池连接第一右侧空气公用管道的一端，所述第一右侧空气公用管道的另一端连接空气出口，所述第二左侧空气公用管道的一端连接空气进口，所述第二左侧空气公用管道的另一端通过各单池连接第二右侧空气公用管道的一端，所述第二右侧空气公用管道的另一端连接空气出口。
3.根据权利要求2所述的大功率燃料电池电堆结构，其特征在于，所述转接板包括上下设置、位置相对的进口转接板和出口转接板，所述进口转接板上开设有由左至右逐渐降低的倾斜槽，所述倾斜槽的左端设置有进口转接板燃料出口，所述倾斜槽的右端设置有进口转接板燃料入口，所述出口转接板上与进口转接板燃料出口相对的位置上设置有出口转接板燃料入口；
4.根据权利要求2所述的大功率燃料电池电堆结构，其特征在于，所述燃料进口端板上开设有燃料进口端板燃料进口、燃料进口端板空气进口、燃料进口端板空气出口、冷却液进口和冷却液出口；所述燃料出口端板上开设有燃料出口端板空气进口、燃料出口端板空气出口和燃料出口。
5.根据权利要求1所述的大功率燃料电池电堆结构，其特征在于，所述空气腔包括第一左侧空气公用管道、第二左侧空气公用管道和第一右侧空气公用管道，所述第一左侧空气公用管道设置于电池前段内，所述第二左侧空气公用管道设置于电池后段内，所述第一右侧空气公用管道设置于电池前段、转接板和电池后段内...
【专利技术属性】
技术研发人员：王锡龙，付宇，杨东，
申请(专利权)人：上海骥翀氢能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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