设有氧化剂和冷却剂公共通道导流板的空冷型燃料电池的制作方法
【专利摘要】一种设有氧化剂和冷却剂公共通道导流板的空冷型燃料电池，所述导流板包括阳极板与阴极板，上述阳极板和阴极板上均设有燃料的进、出口和空气的进、出口，所述阳极板的板面两侧分别设置燃料通道与冷却剂通道，所述阴极板的板面两侧分别设置氧化剂通道和冷却剂通道，上述的冷却剂通道或氧化剂通道与空气进口之间设有气体分散区，上述的冷却剂通道或氧化剂通道与空气出口之间设有气体汇集区。本实用新型针对氧化剂和冷却剂通道相分离的空冷设计，将阴极导流板设计为氧化剂与冷却剂共用一个进、出口的方式，采用常压空气同时作为氧化剂及冷却剂的空冷导流板通过单个供气设备就能够实现氧化剂通道和冷却剂通道的供气，节约了成本，降低设备的负责度。
【专利说明】设有氧化剂和冷却剂公共通道导流板的空冷型燃料电池
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及新能源【技术领域】，具体为针对空冷型燃料电池导流板的结构改进。
【背景技术】
[0002]质子交换膜燃料电池作为一种可以将化学能直接转换为电能的装置，具有无污染、高功率密度、能量利用率高等特点。质子交换膜燃料电池通常由多组电池单元构成，其中每组电池单元均包括膜电极、阳极通道、阴极通道以及相应的冷却通道，而后三者可在双极板上实现统一。
[0003]质子交换膜燃料电池的冷却方式一般分为水冷和空冷二种,其中水冷方式需配备专用的冷却水通道及配套的水泵及控制系统，主要用于功率大于5kW的燃料电池系统。空冷技术通过自然对流与通风设备的强制对流实现冷却，使用的导流板有阳极同时作为氧化剂流道和冷却流道的导流板，也有氧化剂流道与冷却流道相分离的导流板。其中贯通式单通道导流板因其结构简单，得到了较为广泛的应用，但由于反应空气需求量和冷却空气需求量存在很大差距，贯通式单通道导流板存在着反应气量与散热气量、水热平衡之间难以协调控制的问题；而传统的氧化剂通道与冷却通道相分离的导流板需要单独对两个通道进行供气，设备成本较采用单通道导流板要高，且采用风扇进行冷却供气时存在风扇风量分布不均的情况。
实用新型内容
[0004]本实用新型的技术目的是针对现有技术的缺陷和不足，针对同时采用常压空气作为氧化剂及冷却剂的导流板进行改进，将导流板设计为氧化剂与冷却剂共用一个进、出口的方式，实现使用单个供气装置即能对氧化剂通道和冷却剂通道分别供气。本实用新型的技术方案为:
[0005]一种设有氧化剂和冷却剂公共通道导流板的空冷型燃料电池，所述导流板包括阳极板与阴极板，其特征在于，所述阳极板和阴极板上均设有燃料进口、燃料出口和空气进口、空气出口，所述阳极板的板面两侧分别设置燃料通道与冷却剂通道，所述阴极板的板面两侧分别设置氧化剂通道和冷却剂通道，上述的冷却剂通道或氧化剂通道与空气进口之间设有气体分散区，上述的冷却剂通道或氧化剂通道与空气出口之间设有气体汇集区。
[0006]所述氧化剂通道和冷却剂通道采用直型通道，而燃料通道可采用直型、S型或网状等通道。阴极板正反两面的氧化剂通道和冷却剂通道在方向设置上优选设为相垂直的结构方式。
[0007]进一步的，所述分散区可设计为一口径尺寸逐渐缩小的流道，即分散区首端与空气进口连通的口径大于分散区尾端的口径。
[0008]为了避免空气中的有害物质损害电池，所述空气进口设有空气净化装置。
[0009]为了实现反应后氢气燃料的达标排放，导流板的空气出口通过设置控制阀的管道与燃料出口排放管道连接。
[0010]本实用新型的有益效果:
[0011]1.只需要一个供气装置即可实现为氧化剂通道及冷却通道同时供气，不需要额外的冷却风扇，降低设备复杂度，节约了成本；
[0012]2.通过在阳极板及阴极板背面同时开通冷却通道的方式，扩大冷却通道面积，提高冷却通道的供气量，以满足冷却剂用量要求，同时也便于通过调节氧化剂通道与冷却通道的尺寸比例来调节氧化剂与冷却剂的用量；
[0013]3.采用单个通道的进气方式供气，仅在单个进气口设置空气净化装置即可，降低设备成本，同时也减少了进入燃料电池的有害物质对电池的损害，提高燃料电池寿命；
[0014]4.利用管道及阀实现空气出口气体对燃料出口气体的稀释作用，使反应后的燃料气体达标后再排放，提高设备的安全系数。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型阴极板正面的结构示意图；
[0016]图2是本实用新型阴极板背面的结构示意图；
[0017]图3是本实用新型阳极板背面的结构示意图；
[0018]图4是本实用新型阳极板正面的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]为了阐明本实用新型的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的介绍。
[0020]一种设有氧化剂和冷却剂公共通道导流板的空冷型燃料电池，其导流板包括阳极板和阴极板，所述阳极板和阴极板均设有燃料进口 1、燃料出口 2、空气进口 3及空气出口 4。
[0021]如图1所示，阴极板正面开有氧化剂进口分散区101、氧化剂通道102和氧化剂出口汇集区103，空气从空气进口 3流入后，通过横向设置的氧化剂进口分散区101进入氧化剂通道102，所述氧化剂通道102由若干竖直平行的通道单元构成，经电化学反应后的反应气体汇入氧化剂出口汇集区103，从空气出口 4流出。
[0022]如图2所示，阴极板背面开有冷却剂进口分散区201、冷却剂通道202和冷却剂出口汇集区203，空气从空气进口 3流入竖向设置的冷却剂进口分散区201，之后进入冷却通道202，所述冷却通道202由若干水平的通道单元构成，用作冷却剂的空气吸收热量后汇集到冷却剂出口汇集区203从空气出口 4流出。
[0023]如图3所示，阳极板背面开设有如同阴极板背面的冷却剂进口分散区301、冷却剂通道302和冷却剂出口汇集区303，阳极板的背面设计与阴极板的背面应为镜像对称的结构，其作用如同阴极板背面的冷却剂流道。
[0024]如图4所示，阳极板正面开设有燃料通道401，通道形状可根据实际燃料电池电堆的要求选择直型、蛇形、多路蛇形或网状等不同的形状。
[0025]在上述空气入口处，可选择合适的空气净化装置过滤即将进入电池的气体，降低有害物质的损伤，延长电池的使用寿命。
[0026]以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。
【权利要求】
1.一种设有氧化剂和冷却剂公共通道导流板的空冷型燃料电池，所述导流板包括阳极板与阴极板，其特征在于，所述阳极板和阴极板上均设有燃料进口、燃料出口和空气进口、空气出口，所述阳极板的板面两侧分别设置燃料通道与冷却剂通道，所述阴极板的板面两侧分别设置氧化剂通道和冷却剂通道，上述的冷却剂通道或氧化剂通道与空气进口之间设有气体分散区，上述的冷却剂通道或氧化剂通道与空气出口之间设有气体汇集区。
2.根据权利要求1所述的设有氧化剂和冷却剂公共通道导流板的空冷型燃料电池，其特征在于，所述氧化剂通道和冷却剂通道为直型通道，所述燃料通道为直型、S型或网状通道。
3.根据权利要求2所述的设有氧化剂和冷却剂公共通道导流板的空冷型燃料电池，其特征在于，所述阴极板的氧化剂通道和冷却剂通道相垂直。
4.根据权利要求1、2或3所述的设有氧化剂和冷却剂公共通道导流板的空冷型燃料电池，其特征在于，所述分散区首端与空气进口连通的口径大于分散区尾端的口径。
5.根据权利要求1、2或3所述的设有氧化剂和冷却剂公共通道导流板的空冷型燃料电池，其特征在于，所述空气进口设有空气净化装置。
6.根据权利要求1、2或3所述的设有氧化剂和冷却剂公共通道导流板的空冷型燃料电池，其特征在于，导流板的空气出口通过设置控制阀的管道与燃料出口排放管道连接。
【文档编号】H01M8/04GK203521530SQ201320620291
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年10月9日 优先权日:2013年10月9日
【发明者】田小花, 康文彬, 张晶, 吴曌惠, 朱新坚, 王纪忠 申请人:江苏超洁绿色能源科技有限公司