一种液冷燃料电池嵌套式绝缘端板的制作方法

1.本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种液冷燃料电池嵌套式绝缘端板。


背景技术：

2.氢燃料电池作为一种新的可再生清洁能源，是一种不经过燃烧，通过电化学反应直接输出电能的发电装置，具有高效无噪声和清洁无污染等优点。随着新能源汽车产业的迅速发展和世界各国政策的倾斜，交通运输领域的动力用燃料电池正占据越来越高的比例，液冷燃料电池的开发可满足新能源汽车用产业需求，同时也可满足大型电站的需求，代表了燃料电池技术发展的主流方向。
3.液冷燃料电池在大电流、高电压工作环境下对燃料电池的稳定性和安全性提出了更高的要求，因此端板作为燃料电池的一个主要部件，通过结构优化，特别是重量、体积、介电强度、压降阻力方面进行适当改进，对于辅助提升燃料电池的发电效率，降低功耗，保证燃料电池的安全稳定运行对于液冷燃料电池是十分重要的，但目前的燃料电池端板还无法很好满足要求。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种成本低、运行安全的液冷燃料电池嵌套式绝缘端板。
5.为了实现本实用新型之目的，本技术提供以下技术方案。
6.在第一方面中，本技术提供一种液冷燃料电池嵌套式绝缘端板，所述端板的一端依次设有氢气入口、冷却液出口和空气出口，所述端板的另一端依次设有空气入口、冷却液入口和氢气出口，所述端板的两端分别嵌套有第一绝缘衬套和第二绝缘衬套，所述第一绝缘衬套中设置氢气入口槽、冷却液出口槽和空气出口槽，所述第二绝缘衬套中设置空气入口槽、冷却液入口槽和氢气出口槽，所述氢气入口槽与所述端板上的氢气入口对应，所述冷却液出口槽与所述端板上的冷却液出口对应，所述空气出口槽与所述端板上的空气出口对应，所述空气入口槽与所述端板上的空气入口对应，所述冷却液入口槽与所述端板上的冷却液入口对应，所述氢气出口槽与所述端板上的氢气出口对应。通过采用金属端板与非金属绝缘材料嵌套，防止在大电流电压运行过程中无法保证整个燃料电池安全用电要求，有效降低介电强度影响。
7.在第一方面的一种实施方式中，所述氢气入口槽为方形沉槽，所述方形沉槽内设有条形加强筋；所述冷却液出口槽和空气出口槽的一端为方形，另一端为圆形，且内部剖面呈喇叭状。
8.在第一方面的一种实施方式中，所述空气入口槽为方形沉槽，所述方形沉槽内设有条形加强筋，所述冷却液入口槽和氢气出口槽的一端为方形，另一端为圆形，且内部剖面呈喇叭状。上述两个设置能有效避免进出口压差过大而产生气体外泄现象，减少冷却液阻
力，辅助提升燃料电池的发电效率，降低功耗，保证燃料电池的安全稳定运行。
9.在第一方面的一种实施方式中，端板上所述空气入口、冷却液入口和氢气出口到端板边缘的距离不同；所述氢气入口、冷却液出口和空气出口到端板边缘的距离不同。该设置在不增加端板长和宽的情况下，能避免各出入口在连接管路过程产生干涉。
10.在第一方面的一种实施方式中，所述第一绝缘衬套上的氢气入口槽的大小大于第二绝缘衬套上氢气出口槽的大小；所述第一绝缘衬套上的冷却液出口槽的大小大于所述第二绝缘衬套上冷却液入口槽的大小；所述第一绝缘衬套上的空气出口槽的大小大于所述第二绝缘衬套上的空气入口槽的大小。该设置能有效避免进出口压差过大而产生气体外泄现象，减少冷却液阻力，辅助提升燃料电池的发电效率，降低功耗，保证燃料电池的安全稳定运行。
11.在第一方面的一种实施方式中，所述端板的材质为金属，所述第一绝缘衬套和第二绝缘衬套的材质为非金属，所述端板通过数控加工的方式成型，所述第一绝缘衬套和第二绝缘衬套通过注塑的方式成型，通过这种结构方式有效减少端板重量和体积，降低成本。
12.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
13.(1)本技术提供的绝缘端板结构为金属与非金属绝缘材料嵌套组合件，通过数控机加工、注塑方式制备而成。通过这种结构方式有效减少端板重量和体积，降低成本。
14.(2)通过采用金属与非金属绝缘材料嵌套，防止在大电流电压运行过程中无法保证整个燃料电池安全用电要求，有效降低介电强度影响。
15.(3)通过对进出口大小进行调整和改进，第一绝缘衬套上设置氢气入口槽、冷却液出口槽和空气出口槽均大于第二绝缘衬套上氢气出口槽、冷却液入口槽和空气入口槽，有效避免进出口压差过大而产生气体外泄现象，减少冷却液阻力，辅助提升燃料电池的发电效率，降低功耗，保证燃料电池的安全稳定运行。
16.(4)通过对进出口槽形状进行调整和改进，第一绝缘衬套设置空气出口槽与冷却液出口槽由方槽过渡至圆孔，剖面形状呈喇叭口。第二绝缘衬套设置空气入口槽与冷却液入口槽由方槽过渡至圆孔，剖面形状呈喇叭口。有效避免进出口压差过大而产生气体外泄现象，减少冷却液阻力，辅助提升燃料电池的发电效率，降低功耗，保证燃料电池的安全稳定运行。
附图说明
17.图1为本技术端板正面结构示意图；
18.图2为本技术端板背面结构示意图；
19.图3为本技术端板嵌套绝缘衬套部件的立体图；
20.图4为本技术端板嵌套组合的背面立体效果图；
21.图5为本技术端板嵌套组合的正面立体效果图。
22.在附图中，1为氢气入口，2为冷却液出口，3为空气出口，4为氢气出口，5为冷却液入口，6为空气入口，7为外定位槽，8为内定位孔，9为第一绝缘衬套，91为氢气入口槽，92为冷却液出口槽，93为空气出口槽，94为第一衬套槽，10为第二绝缘衬套，101为空气入口槽，102为冷却液入口槽，103为氢气出口槽，104为第二衬套槽。
具体实施方式
23.除非另作定义，在本说明书和权利要求书中使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中列举的所有的从最低值到最高值之间的数值，是指当最低值和最高值之间相差两个单位以上时，最低值与最高值之间以一个单位为增量得到的所有数值。
24.以下将描述本实用新型的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以对本实用新型的实施方式进行修改和替换，所得实施方式也在本实用新型的保护范围之内。
25.端板是氢燃料电池的主要部件之一，传统燃料电池端板具有封装、固定燃料电池堆、提供阴阳极和冷却液进出口、密封等作用，通过一块绝缘板达到绝缘目的，但对于大功率液冷燃料电池来说绝缘效果和密封性能并不理想，特别是在端板阴阳极和冷却液进出口处绝缘效果差，用电安全性不高。本技术之目的在于提供一种液冷燃料电池嵌套式绝缘端板结构，通过合理设置端板氢气，空气，冷却液出入口结构及分布，能够减少端板重量和体积，有效控制电堆压降，提升燃料电池电堆发电效率，降低电堆所需功耗，保证燃料电池运行安全稳定，使其在大电流，高电压的运行过程中保证其介电强度，经实际运行测试，性能更好。
26.为实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案：一种液冷燃料电池嵌套式绝缘端板结构，包括位于所述绝缘端板上一端设置有氢气入口、冷却液出口和空气出口，在所述绝缘端板上的另一端设置有氢气出口、冷却液入口和空气入口。
27.优选的，所述端板上氢气入口位于冷却液出口和空气出口上面，所述氢气出口位于冷却液入口和空气入口下面。
28.优选的，所述绝缘端板上一端氢气入口、冷却液出口和空气出口不在同一垂直线上，所述另一端氢气出口、冷却液入口和空气入口也不在同一垂直线上，在不增加端板长和宽的情况下避免各出入口在连接管路过程产生干涉。
29.优选的，所述绝缘端板上开第一衬套槽和第二衬套槽，第一绝缘衬套与第二绝缘衬套嵌入槽中，增强绝缘性，保证介电强度。其中第一绝缘衬套设置氢气入口槽、冷却液出口槽和空气出口槽均大于第二绝缘衬套内氢气出口槽、冷却液入口槽和空气入口槽。
30.优选的，所述第一绝缘衬套设置有氢气入口槽、冷却液出口槽与空气出口槽，其中氢气入口槽为方形沉槽，沉槽内设置条形加强筋，空气出口槽与冷却液出口槽由方槽过渡至圆孔，剖面形状呈喇叭口。
31.优选的，所述第二绝缘衬套设置有空气入口槽、冷却液入口槽、氢气出口槽，其中氢气出口槽为方形沉槽，沉槽内设置条形加强筋，空气入口槽与冷却液入口槽由方槽过渡至圆孔，剖面形状呈喇叭口。
32.实施例
33.下面将对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
34.实施例1
35.一种液冷燃料电池嵌套式绝缘端板，其结构如图1～5所示，包括一块端板以及两块绝缘衬套，具体如下：
36.端板上设置氢气入口1、冷却液出口2与空气出口3，在端板上的另一端设置有氢气出口4、冷却液入口5和空气入口6，其特征在于包括端板两端分别嵌套有第一绝缘衬套9、第二绝缘衬套10，第一绝缘衬套9置于第一衬套槽94中，第二绝缘衬套10置于第二衬套槽104中。有效避免绝缘效果不佳，用电安全性不高的问题。
37.液冷燃料电池嵌套式绝缘端板结构为金属与非金属绝缘材料嵌套而成，通过数控机加工、注塑方式制备而成，比单纯的用一种金属或绝缘塑料材料即满足强度要求，绝缘性能也更好。
38.端板结构内所嵌套的第一绝缘衬套9设置氢气入口槽91、冷却液出口槽92和空气出口槽93，有效避免进出口压差过大，减少冷却液阻力，辅助提升燃料电池的发电效率，降低功耗，保证燃料电池的安全稳定运行。
39.端板结构内所嵌套的第二绝缘衬套10设置氢气出口槽103、冷却液入口槽102和空气入口槽101，有效避免进出口压差过大，减少冷却液阻力，辅助提升燃料电池的发电效率，降低功耗，保证燃料电池的安全稳定运行。
40.端板结构中第一绝缘衬套9上设置氢气入口槽91、冷却液出口槽92和空气出口槽93均大于第二绝缘衬套10上氢气出口槽103、冷却液入口槽102和空气入口槽101，有效避免进出口压差过大，减少冷却液阻力，辅助提升燃料电池的发电效率，降低功耗，保证燃料电池的安全稳定运行。
41.端板结构中通过对氢气、空气、液冷进出口槽形状进行调整和改进，第一绝缘衬套9设置空气出口槽93与冷却液出口槽92由方槽过渡至圆孔，剖面形状呈喇叭口。第二绝缘衬套10设置空气入口槽101与冷却液入口槽102由方槽过渡至圆孔，剖面形状呈喇叭口，有效避免进出口压差过大，减少冷却液阻力，辅助提升燃料电池的发电效率，降低功耗，保证燃料电池的安全稳定运行。
42.端板结构中一端氢气入口1、冷却液出口2和空气出口3不在同一垂直线上，另一端氢气出口4、空气入口6和冷却液入口5也不在同一垂直线上，在不增加端板长和宽的情况下避免各出入口在连接管路过程产生干涉，使端板更小。
43.端板结构中通过设置外定位槽7和内定位孔8，使燃料电池更紧凑，安装精度更高。
44.上述对实施例的描述是为了便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本技术。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必付出创造性的劳动。因此，本技术不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本技术披露的内容，在不脱离本技术范围和精神的情况下做出的改进和修改都在本技术的范围之内。