【技术实现步骤摘要】
本公开涉及燃料电池领域，具体而言，涉及一种空冷型燃料电池双极板，燃料电池电堆及其运行条件标定方法。
技术介绍
1、燃料电池是一种电化学发电装置，直接将化学能转化为电能，不受卡诺循环限制，能量转化效率高，且无污染，无噪音，正在成为新一代理想的能源利用方式，随着燃料电池技术渐渐成熟，燃料电池商业化应用有着广阔的发展前景。其中空冷型燃料电池是以空气为冷却介质，主要应用于小型化的应用场景如电动两轮车、无人机等。
2、然而，空冷型燃料电池中的开放式阴极结构会导致在冷却的同时，电堆内大部分水被带出电堆，造成膜干，电堆性能下降甚至停机。而且，电堆阴极侧的产物水是维持燃料空冷型电池工作的水源，因此在空冷型燃料电池电堆中，电堆保水性较差，会限制电堆运行温度，影响电堆性能。空冷型燃料电池电堆的保水性成为提升电堆性能的关键。然而，现有的空冷型燃料电池电堆存在保水性较差，阴极气体分布不均匀，以及膜电极活性区域接触面积较小等问题。另外，现有的空冷型燃料电池电堆运行条件的标定方法很难使电堆性能达到最优。
3、因此，提出一种空冷型燃料电池双极板，燃料电池电堆及其运行条件标定方法，解决上述至少一个技术问题将具有十分重大的意义。
技术实现思路
1、鉴于上述技术问题，本公开提供一种空冷型燃料电池双极板，燃料电池电堆及其运行条件标定方法，以解决或至少缓解上述空冷型燃料电池双极板，燃料电池电堆及其运行条件标定方法中存在的至少一个技术问题。
2、根据本公开的具体实施方式，第一方面，本公开
3、阴极面包括第一凹槽，阴极流道设置在第一凹槽的表面，阴极流道采用点状流道，每行的点状流道间隔设置，相邻两行的点状流道交错设置，点状流道的高度小于等于第一凹槽的深度；
4、双极板的两端分别设有阴极气体入口和出液口，阴极气体入口和出液口与阴极流道连通。
5、进一步地，阴极流道的点状流道为圆柱体、棱锥形、圆台形或者长方体。
6、进一步地，阴极流道中每行点状流道中相邻点状流道的间距为1.2～2.5mm。
7、进一步地，阴极流道中相邻两行点状流道的行间距为0.9～1.8mm。
8、进一步地，双极板为长方体，阴极气体沿着双极板的宽度方向流动。
9、进一步地，阳极面包括第二凹槽，阳极流道设置在第二凹槽的表面，阳极流道采用点状流道，每行的点状流道间隔设置，相邻两行的点状流道交错设置，点状流道的高度小于等于第二凹槽的深度。
10、进一步地，阳极流道的点状流道为圆柱体、棱锥形、圆台形或者长方体。
11、进一步地，阳极流道中每行点状流道中相邻点状流道的间距为1.2～2.5mm。
12、进一步地，阳极流道中相邻两行点状流道的行间距为0.9～1.8mm。
13、进一步地，双极板的两端还分别设有阳极气体入口和出口，阳极气体入口和出口与阳极流道连通。
14、根据本公开的具体实施方式，第二方面，本公开提供一种空冷型燃料电池电堆，包括如前所述任一项空冷型燃料电池双极板。
15、进一步地，空冷型燃料电池电堆内设置有温度传感器和风扇。
16、根据本公开的具体实施方式，第三方面，本公开提供一种如前所述任一项空冷型燃料电池电堆的运行条件标定方法，在电堆运行过程中通过温度传感器对电堆运行温度进行实时检测，通过调整风扇的转速调整电堆温度，电堆运行过程中以电堆输出性能作为调节电堆运行温度的依据，标定方法包括以下步骤：
17、步骤(s1)，电堆开机后，对电堆加载电流，直至电堆平均单片电压达到0.75～1.25v，持续运行1～2min，其中，电流加载速率为(0.08～0.12a/cm2×膜电极活性面积)a/s；
18、步骤(s2)，继续以(0.08～0.12a/cm2×膜电极活性面积)a/s的速率对电堆加载电流，若加载电流期间电堆单片电压达到或低于0.55v，则停止加载，持续运行1～2min；否则加载电流至0.7a/cm2电流密度点停止，持续运行5～7min，步骤(s1)和(s2)步骤中，电堆温度按照电堆运行标准条件实施控制；
19、步骤(s3)，运行5～7min后，若电堆单片电压大于0.6v，降低风扇转速，使电堆运行温度提升1～2℃，再持续运行5～7min；
20、步骤(s4)，若电堆单片电压仍有上升趋势，可再次加载电流，每次加载电流不超过(0.1a·cm-2×膜电极活性面积)a；
21、步骤(s5)，重复步骤(s3)和步骤(s4)，直至电堆输出功率达到最高点，此功率点为电堆峰值功率点；
22、步骤(s6)，自电堆峰值功率点降载(0.1a·cm-2×膜电极活性面积)a，此功率点为电堆额定功率点，此时对应的温度为电堆运行的最佳温度点。
23、本公开实施例的上述方案与现有技术相比，至少具有以下有益效果：
24、(1)本公开提供的空冷型燃料电池双极板，阴极流道采用点状流道，每行的点状流道间隔设置，相邻两行的点状流道交错设置，即双极板阴极流道设置为错位点式流道，当气体流进阴极流道时，每流过一个分流点都会向两侧流道分流，从而使阴极气体在活性区域分布更加均匀，解决了现有阴极流道中阴极气体分布不均匀的问题；同时阴极流道采用点状流道设计，大大增加了膜电极活性区域接触面积，提升燃料电池性能。点状流道分流点的设计从双极板流道底部起始，与膜电极气体扩散层接触，在电堆运行过程中，阴极内气体中所含水分会由于气体流经分流点时的变向而凝结，并沿分流点流入气体扩散层内，提高空冷型燃料电池内部保水性，进而提高阴极内部相对湿度，间接升高燃料电池运行温度，从而提升空冷型燃料电池的性能，解决现有空冷型燃料电池内部保水困难的问题。
25、(2)本公开提供的空冷型燃料电池双极板中，双极板为长方体，阴极气体沿着双极板的宽度方向流动。因此，本公开空冷型燃料电池电堆阴极气体流向方向尺寸较小，由分流点造成的压力降也在可接受范围内。
26、(3)本公开提供的空冷型燃料电池双极板的点状流道为圆柱体，分流效果较好，压降较低。
27、(4)温度是电堆运行状态和电堆内部湿度水平判定的一个重要参数。本公开提供的空冷型燃料电池电堆的运行条件标定方法，在空冷型燃料电池电堆运行过程中实时检测温度，并通过风扇的转速对温度进行调整，从而避免温度过低导致电化学反应速率以及气体传输速率降低，从而影响电堆的输出性能；以及温度过高导致电堆内部湿度降低，影响质子在质子交换膜中的传输速率，增加电堆的内阻，从而影响电堆的输出性能的技术问题。
28、(5)本公开提供的空冷型燃料电池电堆的运行条件的标定方法采用温度、湿度交替升高的方式，通过提升加载电流密度，使电堆产水能力增加，提高电堆内部湿度，通过降低风扇转速，使电堆温度提高，同时保证电堆内部湿度相对稳定，使电堆性能达到本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种空冷型燃料电池双极板，包括阳极面和阴极面，所述阳极面设有阳极流道，所述阴极面设有阴极流道，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的空冷型燃料电池双极板，其特征在于，所述点状流道为圆柱体、棱锥形、圆台形或者长方体。
3.根据权利要求1所述的空冷型燃料电池双极板，其特征在于，每行点状流道中相邻点状流道的间距为1.2～2.5mm；相邻两行点状流道的行间距为0.9～1.8mm。
4.根据权利要求1所述的空冷型燃料电池双极板，其特征在于，所述双极板为长方体，阴极气体沿着双极板的宽度方向流动。
5.根据权利要求1-4任一项所述的空冷型燃料电池双极板，其特征在于，所述阳极面包括第二凹槽，所述阳极流道设置在所述第二凹槽的表面，所述阳极流道采用点状流道，每行的点状流道间隔设置，相邻两行的点状流道交错设置，所述点状流道的高度小于等于所述第二凹槽的深度。
6.根据权利要求5所述的空冷型燃料电池双极板，其特征在于，所述点状流道为圆柱体、棱锥形、圆台形或者长方体。
7.根据权利要求5所述的空冷型燃料电池双极板，其特征在于，每行点
8.一种空冷型燃料电池电堆，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的空冷型燃料电池双极板。
9.根据权利要求8所述的空冷型燃料电池电堆，其特征在于，所述空冷型燃料电池电堆内设置有温度传感器和风扇。
10.一种如权利要求9所述的空冷型燃料电池电堆的运行条件标定方法，其特征在于，在电堆运行过程中通过温度传感器对电堆运行温度进行实时检测，通过调整风扇的转速调整电堆温度，电堆运行过程中以电堆输出性能作为调节电堆运行温度的依据，标定方法包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种空冷型燃料电池双极板，包括阳极面和阴极面，所述阳极面设有阳极流道，所述阴极面设有阴极流道，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的空冷型燃料电池双极板，其特征在于，所述点状流道为圆柱体、棱锥形、圆台形或者长方体。
3.根据权利要求1所述的空冷型燃料电池双极板，其特征在于，每行点状流道中相邻点状流道的间距为1.2～2.5mm；相邻两行点状流道的行间距为0.9～1.8mm。
4.根据权利要求1所述的空冷型燃料电池双极板，其特征在于，所述双极板为长方体，阴极气体沿着双极板的宽度方向流动。
5.根据权利要求1-4任一项所述的空冷型燃料电池双极板，其特征在于，所述阳极面包括第二凹槽，所述阳极流道设置在所述第二凹槽的表面，所述阳极流道采用点状流道，每行的点状流道间隔设置，相邻两行的点状流道交错设置，所述点状流道的高度小于等于所述第二凹槽...
【专利技术属性】
技术研发人员：丛志龙，朱文辉，卜跃刚，王玉坤，陈朝阳，
申请(专利权)人：河北氢垣新能源科技有限公司，
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。