一种质子交换膜燃料电池堆内置的多功能挡板的制作方法

本实用新型涉及燃料电池领域，具体涉及一种质子交换膜燃料电池堆内置的多功能挡板。

背景技术：

质子交换膜燃料电池(PEMFC)以其高效率、高比能量、低污染等优点被认为是一种适合人类发展和环境要求的理想能源。目前绝大多数的质子交换膜燃料电池组是按照压滤机方式设计和组装的。压滤机式燃料电池有共用通道管道形式和外部歧管，共用通道由单电池本身组装而成。要实现燃料电池堆稳定和连续发电，必备条件之一是电池堆内的各节单电池均能获得充足的燃料和氧化剂的供应。

根据燃料和氧化剂的进气位置，燃料电池堆可分为Z型堆和U型堆。Z型堆进气入口和出口位于彼此相对的表面结构，而U型堆进气入口和出口位于同一表面结构。采用U型堆，可以获得更小的电池堆体积，提高体积比功率。在U型堆中，由于气体进口距离首节单电池至末节单电池的长度逐渐增大，使得供应至各个单电池的燃料和氧化剂的量不同，导致单电池性能有差异。另外一方面，随着电池堆的使用，单电池中膜电极的性能也会降低，影响所在单电池的性能，尤其以气体进口处的单电池尤为明显，而单个单电池性能的偏低则会影响整个电池堆的使用寿命。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的以上问题，在氧化剂进口处添加一种多功能的挡板，增大电池堆进口处的氧化剂流量，提高其单电池性能，同时又不过分降低多功能挡板后侧的单电池的氧化剂流量，从而延长电池堆的使用寿命。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种质子交换膜燃料电池堆内置的多功能挡板，多功能挡板内置于电池堆，所述电池堆含有90-120节单电池，所述多功能挡板从所述电池堆外部的绝缘板延伸至第5-8节单电池；

所述多功能挡板包括：用于固定的固定区、用于改变流体流动方向的平板区、以及与所述平板区同一平面上的多孔板区，所述固定区所在的平面方向与通道进气方向一致，所述平板区连接在所述固定区上，且所述平板区朝向所述单电池所在的方向偏转，所述平板区与所述固定区所在的平面之间的夹角为10-15°。

进一步地，还包括两条用于固定所述固定区与平板区的T形条，所述T形条设置在所述固定区上的相向的两侧边上。

进一步地，两条所述T形条之间由第一挡板和第二挡板连接。

进一步地，所述固定区、平板区、多孔板区三者的长度之比为1:1.1:0.2。

进一步地，所述多孔板区设有两排圆孔，所述圆孔直径为0.5-0.6mm。

进一步地，靠近所述平板区一排的圆孔的间距小于另一排圆孔的间距。

本实用新型的有益效果是:

本实用新型的多功能挡板包括固定区、平板区和多孔板区，上述固定区直接与电池堆连接，其放置在电池堆内部的通道上，与通道的进气方向一致，平板区改变流体流动的方向，多孔板区避免过分降低多功能挡板后侧单电池气体流量，将该多功能挡板设置在电池堆氧化剂进口处，增大了电池堆进口处氧化剂的流量，提高了电池性能，同时又不过分降低挡板后侧单电池氧化剂的流量，延长了电池堆的使用寿命。

本实用新型的固定区采用T形条固定，T形条完全镶嵌在绝缘板中，两侧分别用第一挡板和第二挡板连接，T形条方便固定区和平板区安装和更换。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的安装在电池堆上的结构示意图；

图2是本实用新型的结构示意图；

图3是利用CFD技术，采用多功能挡板的电池堆与未采用多功能挡板电池堆中前20节单电池的质量流量分配曲线图，其中矩形点曲线表达的是无多功能挡板的前20节单电池内的流量分布情况，带圆形点的曲线表示的是含有多功能挡板的前20节单电池内流量的分布情况。

其中，1-固定区，2-平板区，3-多孔板区，31-圆孔，4-T形条，41-第一挡板，42-第二挡板，10-氧化剂进口，2-电池堆接头。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1-2所示，实施例1公开了一种质子交换膜燃料电池堆内置的多功能挡板，该多功能挡板设置在电池堆的氧化剂进口10处，内置于电池堆中，电池堆选择90-120节单电池，上述多功能挡板从上述电池堆外部的绝缘板延伸至第5-8节单电池，形成电池堆接头20，绝缘板的厚度为20-25mm。

具体的，多功能挡板包括：用于固定的固定区1、用于改变流体流动方向的平板区2、以及与上述平板区2同一平面上的多孔板区3，上述固定区1所在的平面方向与通道进气方向一致，上述平板区2连接在上述固定区1上，且上述平板区2朝向上述单电池所在的方向偏转，上述平板区2与上述固定区1所在的平面之间的夹角为10-15°，上述多孔板区3与上述平板区2在同一平面上。

上述多功能挡板按照固定区1、平板区2、多孔板区3从绝缘板依次延伸至第5-8节单电池，上述固定区1、平板区2、多孔板区3三者的长度之比为1:1.1:0.2。

如图2中所示，上述固定区1相向的两侧均设有用于固定上述固定区1与平板区2的T形条4，尤其是上述固定区1的顶端和底端，上述T形条4的长度为13-15mm，厚度为0.5-0.6mm，上述T形条4完全镶嵌在绝缘板内，两条上述T形条4之间由第一挡板41和第二挡板42连接，第一挡板41的长度为2-3，第二挡板的长度为0.5-1mm。

上述平板区2的长度为15-17mm，厚度为0.5-0.6mm。

上述多孔板区的长度为2-4mm，厚度为0.5-0.6mm，上述多孔板区3上设有两排圆孔31，上述圆孔31直径为0.5-0.6mm。

靠近上述平板区2一排的圆孔的间距小于另一排圆孔的间距。靠近上述平板区2的圆孔的间距为0.25-0.3mm，另一排圆孔的间距为0.5-0.6mm。

本实施例中采用这种多功能挡板，可以有效提高电池堆进口处单电池氧化剂的流量，提高所在单电池性能。固定区1用T形条4通过外部歧管的接头和绝缘板的挤压进行固定，方便多功能挡板的安装和拆卸。同时利用了CFD技术，可以缩小项目周期，为结构优化提供指导。

将本实施例中的多功能板应用在电池堆中，检测应用多功能挡板和未应用多功能挡板单电池内流量分布情况。结果如图3所示，矩形点的曲线表达的是无多功能挡板的前20节单电池内的流量分布情况，前5节单电池流量明显小于其他单电池流量；带圆形点的曲线表达的是含本专利多功能挡板的前20节单电池内的流量分布情况，前5节单电池流量得到了很大的提高，明显高于其他单电池流量，而且第6节单电池流量没有明显降低的情况发生。

本实施例中的多功能挡板，固定区1的结构设计便于多功能挡板的安装和更换，平板区2和多孔板区3可以有效提高电池堆进口处单电池氧化剂的流量，提高所在单电池的性能。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。