空冷燃料电池堆和用于空冷燃料电池堆的空气进气控制件的制作方法

1.本实用新型涉燃料电池技术领域，尤其涉及一种空冷燃料电池堆及其空气进气控制件。


背景技术：

2.空冷燃料电池堆，利用空气进行冷却散热，其包括堆主体和设置在该堆主体一侧的风机。该风机运行时，可带动外界空气通过该堆主体内的冷却流道自该堆主体的一侧流向该堆主体的另一侧，同时对该空冷燃料电池堆散热。一般地，空冷燃料电池堆的堆主体包括多个堆叠在一起的单体电池。为了确保该空冷燃料电池堆的堆主体的各个单体电池的温度一致性，应当对所有的单体电池进行均匀散热，以防止单体电池间产生过大的温差和对该空冷燃料电池堆的性能造成影响。
3.在实际应用中，如说明书附图1a所示，安装在空冷燃料电池堆的堆主体1a 的一侧的风机2a包括驱动电机20a和多个扇叶21a，当该驱动电机20a驱动该扇叶21a转动时，外界空气会流过该空冷燃料电池堆1a内的冷却流道并带走热量，最后经该风机2a排出。但是，由于该风机2a的该扇叶21a被设置围绕该驱动电机20a，因此，空气只能通过围绕该驱动电机20a的空间排出，以致空气更容易自正对该风机2a的该扇叶21a的单体电池11a间的冷却流道流过，而不易自正对该驱动电机20a的单体电池11a间的冷却流道流过，正对该驱动电机20a的多个单体电池11a间的冷却流道内的空气流量较小，散热效果较差。相应地，当该空冷燃料电池堆持续工作一段时间后，正对该驱动电机20a的多个单体电池11a的温度会明显升高，并和其它的单体电池之间产生较大的温差，进而使该空冷燃料电池堆的性能受到影响。
4.为了解决上述问题，现有的解决方案是延长该堆主体10a与该风机2a之间的空气通道100a的长度，以减小由该驱动电机20a引起的空气气流分布不均匀的程度。但是，该解决方案势必会导致该空冷燃料电池堆的整体体积增大，不符合该空冷燃料电池堆的小型化设计趋势，无法应用于对体积、尺寸要求较高的应用场景中。


技术实现要素：

5.本实用新型的主要优势在于提供一种空冷燃料电池堆，其中该空冷燃料电池堆的空气进气控制件被设置能够调整通过空冷燃料电池堆的不同单体电池间的冷却流道的空气流量相接近甚至相同，以使空气对该空冷燃料电池堆的堆主体的各个单体电池的散热效果相近甚至相同，从而确保该空冷燃料电池堆的堆主体的各个单体电池的散热一致性和避免该空冷燃料电池堆的堆主体的单体电池之间的温差过大。
6.本实用新型的另一优势在于提供一种空冷燃料电池堆，其中该空冷燃料电池堆的堆主体和风机之间的距离无需延长也可实现该空冷燃料电池堆的堆主体的各个单体电池的散热一致性。
7.本实用新型的另一优势在于提供一种空冷燃料电池堆，其中该空冷燃料电池堆的堆主体具有一组第一单体电池和一组第二单体电池，其中该空冷燃料电池堆的风机的驱动
电机正对该第一单体电池，其中该第一单体电池形成一组第一冷却通道，该第二单体电池形成一组第二冷却通道，其中该空气进气控制件形成一组空气通道，其中该空气进气控制件被设置能控制在风机作用下，通过该第一冷却通道的空气流量与通过该第二冷却通道的空气流量相近甚至是相同，从而实现对该空冷燃料电池堆的堆主体的所有单体电池同步和一致性地散热和确保该空冷燃料电池堆的堆主体的单体电池之间不存在较大温差。
8.本实用新型的另一优势在于提供一种空冷燃料电池堆，其中该空冷燃料电池堆的该空气进气控制件形成的该空气通道包括多个第一空气通道和多个第二空气通道，其中该空冷燃料电池堆的该空气进气控制件包括至少一个第一空气进气部和至少一个自该第一空气进气部向外延伸的第二空气进气部，其中该第一空气进气部形成该第一空气通道，该第二空气进气部形成该第二空气通道，其中该第一空气进气部正对该第一冷却通道。
9.本实用新型的另一优势在于提供一种用于空冷燃料电池堆的空气进气控制件，其中该用于空冷燃料电池堆的空气进气控制件包括一个第一空气进气部和至少一个自该第一空气进气部向外延伸的第二空气进气部，其中该第一空气进气部具有一个第一正投影，该第二空气进气部具有一个第二正投影，其中单位面积的该第一正投影对应的该第一空气进气部形成的第一空气通道的数量不小于单位面积的该第二正投影对应的该第二空气进气部形成的第二空气通道的数量，其中该第一空气通道的内径不小于该第二空气通道的内径。
10.本实用新型的另一优势在于提供一种用于空冷燃料电池堆的空气进气控制件，其中该用于空冷燃料电池堆的空气进气控制件包括一个第一空气进气部和至少一个自该第一空气进气部向外延伸的第二空气进气部，其中该第一空气进气部形成一个第一流体控制面，该第二进气部形成一个第二流体控制面，其中该第一空气进气部形成一组第一空气通道，该第二空气进气部形成一组第二空气通道，其中该第一空气通道分布在该第一流体控制面，该第二空气通道分布在该第二流体控制面，其中分布在单位面积该第一流体控制面的该第一空气通道的数量不小于分布在单位面积该第二流体控制面的该第二空气通道的数量，其中单位面积的该第一流体控制面的正投影面积小于单位面积的该第二流体控制面的正投影面积。优选地，该第一流体控制面为曲面或折面，该第二流体控制面为平面。更优选地，该第一流体控制面为波浪形曲面。可选地，该第一流体控制面和该第二流体控制面均为曲面。优选地，该第一空气通道的内径大于该第二空气通道的内径。相应地，在风机作用下，通过该第一冷却通道的空气流量与通过该第二冷却通道的空气流量可被控制相近甚至是相同，从而实现对该空冷燃料电池堆的堆主体的所有单体电池同步和一致性地散热和确保该空冷燃料电池堆的堆主体的单体电池之间不存在较大温差。
11.本实用新型的另一优势在于提供一种用于空冷燃料电池堆的散热进气调整元件空气进气控制件，其中所述该散热进气调整元件用于空冷燃料电池堆的空气进气控制件包括一个第一空气进气部和至少一个自该第一空气进气部向外延伸的第二空气进气部，其中该第一空气进气部形成一个第一流体控制面，该第二进气部形成一个第二流体控制面，其中该第一空气进气部形成一组第一空气通道，该第二空气进气部形成一组第二空气通道，其中该第一空气通道分布在该第一流体控制面，该第二空气通道分布在该第二流体控制面，其中该第一空气通道和该第二空气通道的内径相同，且该第一空气通道的密度大于该第二空气通道的密度。优选地，单位面积的该第一流体控制面的正投影面积不大于单位面
积的该第二流体控制面的正投影面积。相应地，在风机作用下，通过该第一冷却通道的空气流量与通过该第二冷却通道的空气流量可被控制相近甚至是相同，从而实现对该空冷燃料电池堆的堆主体的所有单体电池同步和一致性地散热和确保该空冷燃料电池堆的堆主体的单体电池之间不存在较大温差。
12.相应地，依本实用新型，具有至少一个前述优势的空冷燃料电池堆包括：
13.堆主体，其中该堆主体形成一个进气侧和一个排气侧；
14.空气进气控制件，其中该空气进气控制件被设置在该堆主体的该进气侧；和
15.风机，其中该风机被设置在该堆主体的该排气侧，其中该堆主体具有一组第一单体电池和一组第二单体电池，其中该第一单体电池正对该风机的驱动电机，其中该第一单体电池形成一组第一冷却通道，该第二单体电池形成一组第二冷却通道，其中该空气进气控制件包括至少一个第一空气进气部和至少一个自该第一空气进气部向外延伸的第二空气进气部，其中该第一空气进气部形成一组第一空气通道，该第二空气进气部形成一组第二空气通道，其中该第一空气进气部正对该第一冷却通道，其中该第一空气进气部具有一个第一正投影，该第二空气进气部具有一个第二正投影，其中单位面积的该第一正投影对应的该第一空气进气部形成的该第一空气通道的数量不小于单位面积的该第二正投影对应的该第二空气进气部形成的该第二空气通道的数量。
16.依本实用新型的另一方面，本实用新型进一步提供一种用于空冷燃料电池堆的空气进气控制件，其包括：
17.至少一个第一空气进气部；和
18.至少一个自该第一空气进气部向外延伸的第二空气进气部，其中该第一空气进气部形成一组第一空气通道，该第二空气进气部形成一组第二空气通道，其中该第一空气进气部具有一个第一正投影，该第二空气进气部具有一个第二正投影，其中单位面积的该第一正投影对应的该第一空气进气部形成的第一空气通道的数量不小于单位面积的该第二正投影对应的该第二空气进气部形成的该第二空气通道的数量。
19.结合下述描述和说明书附图，本实用新型上述的和其它的优势将得以充分体现。
20.本实用新型上述的和其它的优势和特点，通过下述对本实用新型的详细说明、说明书附图和权利要求得以充分体现。
附图说明
21.图1a是现有空冷燃料电池堆的空气进气示意图。
22.图1b是根据本实用新型实施例的空冷燃料电池堆的剖面示意图。
23.图2a是根据本实用新型实施例的空冷燃料电池堆的空气进气控制件的结构示意图。
24.图2b所示的是根据本实用新型实施例的空冷燃料电池堆的空气进气控制件的剖面示意图。
25.图2c所示的是根据本实用新型实施例的空冷燃料电池堆的空气进气控制件的正投影。
26.图3a所示的是上述根据本实用新型实施例的空冷燃料电池堆的空气进气控制件的一种可选实施。
27.图3b所示的是根据本实用新型实施例的空冷燃料电池堆的空气进气控制件的可选实施剖面示意图。
28.图3c所示的是上述根据本实用新型实施例的空冷燃料电池堆的空气进气控制件的可选实施的正投影。
29.图4a所示的是上述根据本实用新型实施例的空冷燃料电池堆的空气进气控制件的另一种可选实施。
30.图4b所示的是根据本实用新型实施例的空冷燃料电池堆的空气进气控制件的另一种可选实施的剖面示意图。
31.图4c所示的是上述根据本实用新型实施例的空冷燃料电池堆的空气进气控制件的另一种可选实施的正投影。
具体实施方式
32.以下描述被提供以使本领域普通技术人员能够实现本实用新型。本领域普通技术人员可以想到其它显而易见的替换、修改和变形。因此，本实用新型所保护范围不应受到本文所描述的示例性的实施方式的限制。
33.本领域普通技术人员应该理解，除非本文中特地指出，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个。
34.本领域普通技术人员应该理解，除非本文中特地指出，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等所指代的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所涉及的装置或元件必须具有特定的方位或位置。因此，上述术语不应理解为对本实用新型的限制。
35.参考说明书附图之图1b至图2c，根据本实用新型实施例的空冷燃料电池堆的结构被阐明，其中本实用新型空冷燃料电池堆包括堆主体1、至少一个风机2 和空气进气控制件3，其中该堆主体1具有一个进气侧101和一个排气侧102，其中该空气进气控制件3被设置在该堆主体1的该进气侧101，该风机2被设置在该堆主体1的该排气侧102，其中该堆主体1具有至少一组第一单体电池11 和至少一组第二单体电池12，其中该风机2的驱动电机20正对该第一单体电池 11，其中该第一单体电池11形成一组第一冷却通道110，该第二单体电池12形成一组第二冷却通道120，其中该空气进气控制件3包括至少一个第一空气进气部31和至少一个自该第一空气进气部31向外延伸的第二空气进气部32，其中该第一空气进气部31形成一组第一空气通道301，该第二空气进气部32形成一组第二空气通道302，其中该第一空气进气部31正对该第一冷却通道110，其中该第一空气进气部31具有一个第一正投影310，该第二空气进气部32具有一个第二正投影320，其中单位面积的该第一正投影310对应的该第一空气进气部32 形成的第一空气通道301的数量不小于单位面积的该第二正投影320对应的该第二空气进气部32形成的第二空气通道302的数量。优选地，该第一空气通道301 的内径不小于该第二空气通道302的内径。相应地，当该风机2运行时，在该风机2的作用下，通过该第一冷却通道110的空气流量与通过该第二冷却通道120 的空气流量可被控制相近甚至是相同，从而实现对本实用新型空冷燃料电池堆的该堆主体1的所有单体电池
同步和一致性地散热和确保本实用新型空冷燃料电池堆的该堆主体1的单体电池之间不存在较大温差。可以理解，该风机2具有一个环绕该驱动电机20的排气口200，以使通过该第一冷却通道110的空气与通过该第二冷却通道120的空气可自该排气口200排出。
36.如附图之图1b至图2c所示，根据本实用新型实施例的空冷燃料电池堆的该空气进气控制件3的该第一空气进气部31形成一个第一流体控制面311，该第二进气部32形成一个第二流体控制面321，其中该第一空气进气部31形成该第一空气通道301，该第二空气进气部32形成该第二空气通道302，其中该第一空气通道301分布在该第一流体控制面311，该第二空气通道302分布在该第二流体控制面321，其中分布在单位面积该第一流体控制面311的该第一空气通道 301的数量不小于分布在单位面积该第二流体控制面321的该第二空气通道302 的数量。优选地，单位面积的该第一流体控制面311的正投影面积不大于单位面积的该第二流体控制面321的正投影面积。相应地，当该风机2运行时，在该风机2的作用下，空气分别进入该第一冷却通道110和该第二冷却通道120，通过该第一冷却通道110的空气流量与通过该第二冷却通道120的空气流量可被控制相近甚至是相同，从而实现对本实用新型空冷燃料电池堆的该堆主体1的所有单体电池同步和一致性地散热和确保本实用新型空冷燃料电池堆的该堆主体1的单体电池之间不存在较大温差。
37.如附图之图1b至图2c所示，根据本实用新型实施例的空冷燃料电池堆的该空气进气控制件3的该第一空气进气部31的该第一流体控制面311和该第二空气进气部32的该第二流体控制面321均为平面，分布在单位面积该第一流体控制面311的该第一空气通道301的数量不小于分布在单位面积该第二流体控制面321的该第二空气通道302的数量，且该第一空气通道301的内径不小于该第二空气通道302的内径。
38.附图之图3a和图3c所示的是根据本实用新型实施例的空冷燃料电池堆的该空气进气控制件3的一种可选实施，其中该空气进气控制件3a包括至少一个第一空气进气部31a和至少一个自该第一空气进气部31a向外延伸的第二空气进气部32a，其中该第一空气进气部31a形成一个第一流体控制面311a，该第二进气部32a形成一个第二流体控制面321a，其中该第一空气进气部31a形成一组第一空气通道301，该第二空气进气部32a形成一组第二空气通道302，其中该第一空气通道301分布在该第一流体控制面311a，该第二空气通道302分布在该第二流体控制面321a，其中该第一流体控制面311a为曲面或折面，该第二流体控制面321a为平面，分布在单位面积的该第一流体控制面311a的该第一空气通道301的数量不小于分布在单位面积的该第二流体控制面321a的该第二空气通道302的数量。可以理解，单位面积的该第一流体控制面311a的正投影面积小于单位面积的该第二流体控制面321a的正投影面积。优选地，该第一空气通道301的内径不小于该第二空气通道302的内径。更优选地，该第一空气通道301的内径大于该第二空气通道302的内径。优选地，该第一流体控制面 311为波浪形曲面或通过折叠形成的折面，该第二流体控制面321为平面。相应地，当该风机2运行时，在该风机2的作用下，空气分别进入该第一冷却通道 110和该第二冷却通道120，通过该第一冷却通道110的空气流量与通过该第二冷却通道120的空气流量可被控制相近甚至是相同，从而实现对本实用新型空冷燃料电池堆的该堆主体1的所有单体电池同步和一致性地散热和确保本实用新型空冷燃料电池堆的该堆主体1的单体电池之间不存在较大温差。
39.附图之图4a至图4c所示的是根据本实用新型实施例的空冷燃料电池堆的该空气
进气控制件3的一种可选实施，其中该空气进气控制件3b包括至少一个第一空气进气部31b和至少一个自该第一空气进气部31b向外延伸的第二空气进气部32b，其中该第一空气进气部31b形成一个第一流体控制面311b，该第二进气部32b形成一个第二流体控制面321b，其中该第一空气进气部31b形成一组第一空气通道301，该第二空气进气部32b形成一组第二空气通道302，其中该第一空气通道301分布在该第一流体控制面311b，该第二空气通道302分布在该第二流体控制面321b，其中该第一流体控制面311b和该第二流体控制面 321b均为曲面或折面，分布在单位面积的该第一流体控制面311b的该第一空气通道301的数量不小于分布在单位面积的该第二流体控制面321b的该第二空气通道302的数量。可以理解，单位面积的该第一流体控制面311b的正投影面积小于单位面积的该第二流体控制面321b的正投影面积。优选地，该第一空气通道301的内径不小于该第二空气通道302的内径。更优选地，该第一空气通道 301的内径大于该第二空气通道302的内径。优选地，该第一流体控制面311b 和该第二流体控制面321b均为波浪形曲面或通过折叠形成的折面。相应地，当该风机2运行时，在该风机2的作用下，空气分别进入该第一冷却通道110和该第二冷却通道120，通过该第一冷却通道110的空气流量与通过该第二冷却通道 120的空气流量可被控制相近甚至是相同，从而实现对本实用新型空冷燃料电池堆的该堆主体1的所有单体电池同步和一致性地散热和确保本实用新型空冷燃料电池堆的该堆主体1的单体电池之间不存在较大温差。
40.值得一提的是，该空气进气控制件3(或该空气进气控制件3a或该空气进气控制件3b)形成该第一空气通道301(或该第二空气通道302)。因此，使用者可通过控制该第一空气通道301(或该第二空气通道302)的孔径(或内径) 大小，以使其具有空气过滤的功能。例如，用于过滤掉空气中的大颗粒物或其它杂质。换言之，该空气进气控制件3就是具有调整散热进气分布功能的空气过滤元件，如滤网等。
41.本领域普通技术人员应该理解，上述描述和附图所示的实施方式仅仅是为了示例性地解释本实用新型，而不是对本实用新型的限制。所有在本实用新型精神之内的等同实施、修改和改进均应包含在本实用新型的保护范围之内。