专利名称：一种直流道低温低压长方形燃料电池的制作方法
技术领域：
本发明是属于新能源领域，涉及燃料电池技术，具体涉及一种直流道低温低压长方形燃料电池，可应用于燃料电池电动汽车。
背景技术：
近年来，由于石油资源的日趋紧张和环境污染的问题，电动汽车已经开始向产业化方向迈进。在各种电动汽车中，燃料电池电动汽车具有节能、环保和能源利用效率高的优点，成为发达国家和各大汽车生产企业技术竞争的目标。目前已有不少展示或示范的燃料电池电动汽车开发出来进行试验。在燃料电池技术中，为了适于汽车装载使用，车用燃料电池均采用模块式的长方形分组装配方法。因此，每块长方形燃料电池生产用的碳极板上开槽供气体流通。两块碳极板压紧后，槽口的接触面积就是燃料电池的有效工作面积。有效工作面积的大小在一定程度上就决定燃料电池的功率。经文献检索，现有燃料电池中的气体流道均为有方形槽，方形槽与不开槽的实体部分为等分布置设计。目前大量的燃料电池结构简单，存在如下一些不足或缺点第一，由于碳极板为脆性材料，为了不影响碳极板的强度，碳极板所开方形槽不可能太大；第二，上下相邻的两块碳极板压紧后，导致气体流道接触面积不大；第三，上下相邻的两块碳极板压紧交换膜部分的实体接触面积较大，减少了燃料电池的有效工作面积。
发明内容
本发明目的是针对上述问题，提出一种新型的直流道低温低压长方形燃料电池，该电池增大了气体流道的体积，提高了结构利用率，增加了燃料电池的有效工作面积。本发明的技术方案是所述的直流道低温低压长方形燃料电池，包括位于上方的进气管连接板和位于下方的排气管连接板，所述进气管连接板和排气管连接板之间紧压有至少两块上下平行分布的碳极板，且每相邻的两块碳极板之间均夹有交换膜，每块碳极板的上表面和下表面均制有若干条相互平行的槽道所述槽道的截面线型为正弦曲线。作为优选,所述正弦曲线的曲线方程为x = O. 5sin(0. 5 y)mm。作为优选,每块碳极板的上表面和下表面均制有一条进气道和一条排气道，每块碳极板上表面的进气道和排气道均与该块碳极板上表面的所有槽道相连通，每块碳极板下表面的进气道和排气道均与该块碳极板下表面的所有槽道相连通，所述进气道具有进气孔，所述排气道具有排气孔。作为优选，所述进气管连接板上开设有同侧布置的空气进气管螺纹孔和燃料气体进气管螺纹孔，所述排气管连接板上开设有同侧布置的空气排气管螺纹孔和燃料气体排气管螺纹孔。本发明的优点是第一，本发明直流道低温低压长方形燃料电池改变了传统燃料电池碳极板的方形槽流道结构，而采用正弦曲线形流道结构，在不影响碳极板的强度的情况下，增大了流道体积； 第二，在本发明的燃料电池中，相邻两块碳极板压紧后，气体流道接触面积增大；第三，本发明的燃料电池减少了相邻两块碳极板间压紧的交换膜部分的实体接触面积，提高了结构利用率，增加了燃料电池的有效工作面积；第四、燃料电池进气管连接板上开单侧螺纹孔作为进入气体分配结构，便于装配。综上可知，本发明直流道低温低压长方形燃料电池应用数学和物理原理，设计碳极板正弦形槽直流道结构，有效解决了燃料电池有效工作面积难题，提高了结构利用率，气体流道接触面积增大，并便于装配。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步介绍图I是本发明实施例中碳极板的结构示意图；图2是本发明实施例中相邻两块碳极板的结构示意图；图3是本发明实施例中进气管连接板和排气管连接板的结构示意图；其中1碳极板，1-1槽道，1-2进气道，1-2-1进气孔，1-3排气道，1-3-1排气孔，2交换膜，3进气管连接板，3-1空气进气管螺纹孔，3-2燃料气体进气管螺纹孔，4排气管连接板，4-1空气排气管螺纹孔，4-2燃料气体排气管螺纹孔，5螺栓连接孔。
具体实施例方式如图2和图3所示，本实施例的直流道低温低压长方形燃料电池包括位于上方的进气管连接板3和位于下方的排气管连接板4，所述进气管连接板3和排气管连接板4之间紧压有至少两块(图I中只示出了两块)上下平行分布的碳极板1，且每相邻的两块碳极板I之间均夹有交换膜2，每块碳极板I的上表面和下表面均制有若干条相互平行的槽道1-1，槽道1-1作为气体流道，以供气体流通。进气管连接板3、排气管连接板4以及各块碳极板I上均制有八个螺栓连接孔5，从而通过螺栓将它们连接在一起。与传统燃料电池相比，本实施例燃料电池的最大特点在于所述槽道1-1的截面线型为正弦曲线，采用这种结构后，加大了槽道1-1的流道体积，同时减少了相邻两块碳极板间压紧的交换膜部分的实体接触面积，使得本燃料电池的有效工作面积变大。所述正弦曲线的曲线方程优选为X = O. 5sin(0. 5 n y)mm。如图I所不,每块碳极板I的上表面和下表面均制有一条进气道1-2和一条排气道1-3。每块碳极板上表面的进气道1-2和排气道1-3均与该块碳极板上表面的所有槽道1-1相连通，每块碳极板下表面的进气道1-2和排气道1-3均与该块碳极板下表面的所有槽道1-1相连通，所述进气道具有进气孔1-2-1，所述排气道具有排气孔1-3-1。如图3所示，本例在所述进气管连接板3开设有空气进气管螺纹孔3-1和燃料气体进气管螺纹孔3-2，且空气进气管螺纹孔3-1和燃料气体进气管螺纹孔3-2开在进气管连接板3的同一侧，便于装配。所述排气管连接板4上开设有空气排气管螺纹孔4-1和燃料气体排气管螺纹孔4-2，且空气排气管螺纹孔4-1和燃料气体排气管螺纹孔4-2开在排气管连接板4的同一侧，便于装配。
实施时，将空气进气管与空气进气管螺纹孔3-1相连接，将燃料气体进气管与燃料气体进气管螺纹孔3-2相连接，将空气排气管与空气排气管螺纹孔4-1相连接，将燃料气体排气管与燃料气体排气管螺纹孔4-2相连接。工作时，将低压燃料气体通入燃料气体进气管，燃料气体经过燃料气体进气管螺纹孔3-2流入相应进气孔1-2-1，接着流入各碳极板上表面的进气道1-2，分配流入碳极板上表面的正弦形槽道1-1 ;同时，同理将低压空气通入相应的空气进气管，空气经过空气进气管螺纹孔3-1流入相应进气孔1-2-1，接着流入各碳极板下表面的进气道1-2，分配流入各碳极板下方正弦形槽道；在相邻碳极板上下正弦形槽道中流动的燃料气体和空气中的氧气，经过碳极板中间夹有交换膜2的作用，发生电化学反应，产生的水蒸气与没有完全反应的燃料气体流到排气道1-3，最终集中到排气孔1-3-1经与燃料气体排气管螺纹孔4-2相连接的燃料气体排气管，流出本长方形燃料电池；同理在各碳极板下方的正弦形槽道中，产生的水蒸气与没有完全剩余空气一起流到排气道，再集中到排气孔经与空气排气管螺纹孔4-1相连接的空气排气管，流出本长方形燃料电池。在交换膜上产生的电子集中到排气管连接板4形成大量电荷，对外输出一定电压和电流的电量。当然，上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让人们能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种直流道低温低压长方形燃料电池，包括位于上方的进气管连接板(3)和位于下方的排气管连接板(4)，所述进气管连接板(3)和排气管连接板(4)之间紧压有至少两块上下平行分布的碳极板(I)，且每相邻的两块碳极板(I)之间均夹有交换膜(2)，每块碳极板(I)的上表面和下表面均制有若干条相互平行的槽道(1-1)，其特征在于所述槽道(1-1)的截面线型为正弦曲线。
2.根据权利要求I所述的直流道低温低压长方形燃料电池，其特征在于所述正弦曲线的曲线方程为x = O. 5sin(O. 5 n y)mm。
3.根据权利要求I或2所述的直流道低温低压长方形燃料电池，其特征在于每块碳极板(I)的上表面和下表面均制有一条进气道(1-2)和一条排气道(1-3),每块碳极板上表面的进气道(1-2)和排气道(1-3)均与该块碳极板上表面的所有槽道(1-1)相连通，每块碳极板下表面的进气道(1-2)和排气道(1-3)均与该块碳极板下表面的所有槽道(1-1)相连通，所述进气道(1-2)具有进气孔(1-2-1)，所述排气道(1-3)具有排气孔(1-3-1)。
4.根据权利要求I或2所述的直流道低温低压长方形燃料电池，其特征在于所述进气管连接板(3)上开设有同侧布置的空气进气管螺纹孔(3-1)和燃料气体进气管螺纹孔(3-2)，所述排气管连接板(4)上开设有同侧布置的空气排气管螺纹孔(4-1)和燃料气体排气管螺纹孔(4-2)。
全文摘要
本发明公开了一种直流道低温低压长方形燃料电池，它包括位于上方的进气管连接板和位于下方的排气管连接板，所述进气管连接板和排气管连接板之间紧压有至少两块上下平行分布的碳极板，且每相邻的两块碳极板之间均夹有交换膜，每块碳极板的上表面和下表面均制有若干条相互平行的槽道所述槽道的截面线型为正弦曲线。本发明的燃料电池增大了气体流道的体积，提高了结构利用率，增加了燃料电池的有效工作面积。
文档编号H01M4/96GK102623731SQ20121011964
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月20日 优先权日2012年4月20日
发明者田冬玉, 邹海荣 申请人:上海电机学院