能够低温冷启动的空冷型燃料电池组件和空冷型燃料电池的制作方法

1.本发明涉及电池技术领域，具体地，涉及一种能够低温冷启动的空冷型燃料电池组件和空冷型燃料电池。


背景技术：

2.质子交换膜空冷型燃料电池是将化学能转化为电能的反应装置，在其工作过程，消耗的燃料为氢气，反应产物是水，有害排放物为零，所以是最清洁的能源之一。并且氢空冷型燃料电池是一种高效率的能源利用方式，因此，是人类实现可持续发展的重要储备能源。
3.当空冷型燃料电池温度低于零度启动时，由于空冷型燃料电池产物为水，产生的水会在空冷型燃料电池内部结冰。空冷型燃料电池的产生水在内部结冰后，一方面阻碍了电化学反应的进行，另一方面阻碍了反应气体在多孔介质中的传输。当结冰完全堵死空冷型燃料电池内部前，如果空冷型燃料电池温度没有升高到零度以上，则会导致低温启动失败。同时如果水在空冷型燃料电池内部结冰，会对其内部结构造成一定的机械损伤，影响空冷型燃料电池的寿命。因此，当空冷型燃料电池在低于零下温度环境中启动时，需要尽快将空冷型燃料电池温度提高到零度以上。随着空冷型燃料电池的逐步商业化，冷启动能力成为衡量空冷型燃料电池性能的重要指标。
4.相关技术中的冷启动空冷型燃料电池包括利用加热丝加热电池板和利用加热装置加热空冷型燃料电池的壳内温度两种方式，但是，上述加热结构的布局不合理，存在诸多问题，例如加热效率低，电池不能快速冷启动，以及加热装置的设置影响了电池的散热，导致空冷型燃料电池性能下降。


技术实现要素：

5.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
6.为此，本发明的实施例提出一种能够低温冷启动的空冷型燃料电池组件，该能够低温冷启动的空冷型燃料电池组件能够快速对堆芯进行升温，实现空冷型燃料电池快速平稳的冷启动。
7.本发明的实施例还提出一种空冷型燃料电池。
8.本发明的实施例还提出一种设备。
9.本发明实施例的能够低温冷启动的空冷型燃料电池组件包括：堆芯，所述堆芯包括多个依次叠置的单电池；加热件，所述堆芯在其长度方向上的至少一侧设有所述加热件，且所述加热件与多个所述单电池均接触。
10.本发明实施例的空冷型燃料电池组件，堆芯在其长度方向上的至少一侧设有加热件，且加热件与多个单电池均接触，从而能够在空冷型燃料电池温度低于零度时，利用加热件对多个单电池快速加热，实现空冷型燃料电池平稳快速的冷启动，保证空冷型燃料电池在极端环境下的适用性，另外，本技术的加热件设置在堆芯的侧面，不会干涉空冷型燃料电
池的散热风道，且单个加热件即可实现多个单电池的加热，结构简单，成本低。
11.在一些实施例中，所述加热件朝向所述堆芯的侧面上设置导热硅胶。
12.在一些实施例中，所述加热件朝向所述堆芯的侧面上设有多个凸起，多个所述凸起在所述堆芯的高度方向上间隔布置，且多个所述凸起与多个所述单电池一一对应并接触。
13.在一些实施例中，在所述堆芯的高度方向上，多个所述凸起和多个所述单电池交错布置，且所述凸起与对应的所述单电池至少部分表面贴合。
14.在一些实施例中，所述加热件为板式结构件。
15.在一些实施例中，所述空冷型燃料电池组件还包括上端板和下端板，所述上端板和所述下端板在所述堆芯的高度方向上分别连接在所述堆芯的两端，所述加热件与所述上端板和所述下端板均连接。
16.本发明实施例的空冷型燃料电池包括壳体和电池组件，所述壳体具有容纳腔，所述电池组件设于所述容纳腔内，所述电池组件为上述实施例所述的能够低温冷启动的空冷型燃料电池组件。
17.本发明实施例的空冷型燃料电池，通过采用上述能够低温冷启动的空冷型燃料电池组件，燃料的电池可以快速稳定地实现低温冷启动。
18.在一些实施例中，所述空冷型燃料电池还包括散热风扇，所述壳体上具有与所述容纳腔连通的进风口和出风口，所述散热风扇设于所述容纳腔内并位于所述出风口和所述堆芯之间。
19.本发明实施例的设备包括上述实施例所述的空冷型燃料电池。
20.本发明实施例的设备，通过采用上述空冷型燃料电池，设备性能好，能够在低温环境下快速稳定的运行。
附图说明
21.图1是根据本发明实施例的能够低温冷启动的空冷型燃料电池组件的结构示意图。
22.图2是根据本发明实施例的能够低温冷启动的空冷型燃料电池组件的局部结构示意图。
23.图3是根据本发明另一实施例的能够低温冷启动的空冷型燃料电池组件的局部结构示意图。
24.图4是根据本发明实施例的空冷型燃料电池的结构示意图。
25.附图标记：
26.堆芯1，单电池11，加热件2，导热硅胶3，凸起4，上端板5，下端板6，散热风扇7，壳体8。
具体实施方式
27.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
28.如图1-图4所示，本发明实施例的能够低温冷启动的空冷型燃料电池组件包括堆
芯1和加热件2。
29.具体地，如图1所示，堆芯1包括多个依次叠置的单电池11，堆芯1在其长度方向上的至少一侧设有加热件2，且加热件2与多个单电池11均接触。可以理解的是，由于加热件2设置的堆芯1的侧面，且加热件2与每个单电池11均接触，则加热件2可快速向多个单电池11传热，实现堆芯1的快速升温，以使空冷型燃料电池在温度低于零度时能够快速启动。优选地，堆芯1在其长度方向上的两侧均设有加热件2，以进一步提高加热效率。
30.本发明实施例的空冷型燃料电池组件，堆芯1在其长度方向上的至少一侧设有加热件2，且加热件2与多个单电池11均接触，从而能够在空冷型燃料电池温度低于零度时，利用加热件2对多个单电池11快速加热，实现空冷型燃料电池平稳快速的冷启动，保证空冷型燃料电池在极端环境下的适用性，另外，本技术的加热件2设置在堆芯1的侧面，不会干涉空冷型燃料电池的散热风道，且单个加热件2即可实现多个单电池11的加热，结构简单，成本低。
31.优选地，如图2所示，加热件2朝向堆芯1的侧面上设置导热硅胶3。由此，导热硅胶3可以提高传热效率，以使空冷型燃料电池快速升温，实现高效的冷启动。另外，加热件2在设置完成后，由于装配误差等因素，可能存在部分单电池11与加热件2不能良好接触，此时，可利用导热硅胶3填充单电池11与加热件2之间的间隙，保证加热件2能够向所有单电池11稳定传热。
32.另外，本技术保证加热件2与单电池11直接传热的手段不限于设置导热硅胶3，例如，如图3所示，加热件2朝向堆芯1的侧面上设有多个凸起4，多个凸起4在堆芯1的高度方向上间隔布置，且多个凸起4与多个单电池11一一对应并接触。由此，当加热件2与某个单电池11存在间隙时，朝向单电池11延伸的凸起4可补偿间隙距离，即凸起4可与单电池11接触实现加热件2与单电池11之间的传热。
33.可选地，如图3所示，在堆芯1的高度方向上，多个凸起4和多个单电池11交错布置，且凸起4与对应的单电池11至少部分表面贴合。由此，凸起4和单电池11贴合可以保证两者接触稳定，且接触面积大，可以提高传热效率。
34.可选地，加热件2为板式结构件。板式结构件适于与堆芯1侧面相匹配，方便装配，且规则结构的加热件2有利于其与多个单电池11的接触。
35.在一些实施例中，如图1所示，能够低温冷启动的空冷型燃料电池组件还包括上端板5和下端板6，上端板5和下端板6在堆芯1的高度方向上分别连接在堆芯1的两端，加热件2与上端板5和下端板6均连接。
36.本发明实施例的空冷型燃料电池包括壳体8和电池组件，壳体8具有容纳腔，电池组件设于容纳腔内，电池组件为上述实施例的能够低温冷启动的空冷型燃料电池组件。
37.本发明实施例的空冷型燃料电池，通过采用上述能够低温冷启动的空冷型燃料电池组件，燃料的电池可以快速稳定地实现低温冷启动。
38.进一步地，如图4所示，空冷型燃料电池还包括散热风扇7，壳体8上具有与容纳腔连通的进风口和出风口，散热风扇7设于容纳腔内并位于出风口和堆芯1之间。需要说明的是，空冷型燃料电池的能量转化效率为50％左右，其余能量以热能形式散失，若热量无法及时散失导致空冷型燃料电池温度升高，将会降低空冷型燃料电池的使用寿命，由此，利用散热风扇7可以对空冷型燃料电池进行散热，使空冷型燃料电池维持在合适的温度，且本技术
的散热风扇7设置在出风口和堆芯1之间，加热件2的设置不会干涉散热风道。
39.本发明实施例的设备包括上述实施例的空冷型燃料电池。
40.本发明实施例的设备，通过采用上述空冷型燃料电池，设备性能好，能够在低温环境下快速稳定的运行。
41.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
42.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
43.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
44.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
45.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
46.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。