具有热管的氢燃料电池端板和燃料电池的制作方法

本技术设计燃料电池领域，尤其是涉及一种具有热管的氢燃料电池端板以及具有这种电池短板的燃料电池。

背景技术：

1、氢燃料电池是一种将化学能通过电化学反应直接转化为电能的发电装置，向氢燃料电池的阳极侧和阴极侧不断供给氢气和氧气，发生氧化还原反应不断地对外输出电能。氢燃料电池在运行时，需要向其连续提供一定压力和流量的高纯度氢气，以保证的电化学反应的正常进行。来自于储氢系统的干态氢气温度接近环境温度，当其与来自氢燃料电池氢循环系统的温度较高的饱和湿氢气混合时，将产生冷凝水，冷凝水进入电堆阳极双极板流道会堵塞氢气运输，导致氢饥渴现象，进而造成电堆衰减加速或损坏。

2、相关技术中一般采用外部独立的翅片式换热器或者板式换热器配合冷却液支路对氢气进行加热，以减少冷凝水的产生，但是将会导致增加成本、结构复杂且占用空间过大，降低了燃料电池的体积功率和质量功率，而且冷却液支路增加了水泵的流量和扬程损失，增加了燃料电池的散热系统的散热能力需求；此外相关技术中还有采用电加热氢气的方式，但是存在氢电安全问题，在密闭的空间中极易造成危险。

技术实现思路

1、本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的实施例提出一种具有热管的氢燃料电池端板。

2、本实用新型实施例的具有热管的氢燃料电池端板，包括：端板本体，所述端板本体具有氢气入口、氢气出口、冷却液入口、冷却液出口、空气入口和空气出口，所述氢气入口位于所述冷却液出口和所述空气出口中的至少一者的上方；至少一个热管，所述热管的蒸发段位于所述热管的冷凝段的下方，所述热管的蒸发段位于所述冷却液出口和/或所述空气出口处以与冷却液和/或空气接触，所述热管的冷凝段位于所述氢气入口处以与氢气接触。

3、本实用新型实施例提供的具有热管的氢燃料电池端板包括集成于端板本体中的热管，热管的蒸发段位于冷却液出口处和/或空气出口处，热管的冷凝段位于氢气入口处，实现对进入电堆的氢气进行加热，从而有效降低阳极氢气中冷凝水对电堆的影响。本实用新型实施例提供的氢气加热方案结构简单，取消了独立的氢气换热器和相关的管路，降低了氢气加热结构的复杂程度，并且热管的集成设计大大减少了氢气加热结构的占用空间和制造成本，提高了氢燃料发动机的集成度、体积功率和质量功率。此外，由于取消独立氢气换热器的冷却液支路，还有益于降低水泵流量和扬程的损失，缓解了氢燃料发动机的散热能力的压力。

4、在一些实施例中，所述氢气入口位于所述冷却液出口的上方，所述热管包括第一热管，所述第一热管的蒸发段位于所述冷却液出口处，所述第一热管的冷凝段位于所述氢气入口处。

5、在一些实施例中，所述冷却液出口处的冷却液温度为70℃-90℃。

6、在一些实施例中，所述氢气入口位于所述空气出口的上方，所述热管包括第二热管，所述第二热管的蒸发段位于所述空气出口处，所述第二热管的冷凝段位于所述氢气入口处。

7、在一些实施例中，所述氢气入口、所述冷却液出口和所述空气出口设在所述端板本体的一侧且从上之下间隔设置，所述冷却液入口、所述空气入口和所述氢气出口设在所述端板本体的另一侧且从上之下间隔设置。

8、在一些实施例中，所述热管沿竖直方向设置。

9、在一些实施例中，所述热管为6-10个。

10、在一些实施例中，所述端板本体注塑成型，所述热管预先安装在注塑模具内并经注塑镶嵌在所述端板本体内。

11、在一些实施例中，所述热管的外周包覆绝缘导热陶瓷层。

12、本实用新型的另一方面实施例提供了一种燃料电池，包括：第一端板和第二端板，所述第一端板为上述任一项实施例所述的端板；燃料电池堆，所述第一端板设在所述燃料电池堆的一侧并与其相连，所述得第二端板设在所述燃料电池堆的相对的另一侧并与其相连。

技术特征：

1.一种具有热管的氢燃料电池端板，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的具有热管的氢燃料电池端板，其特征在于，所述氢气入口位于所述冷却液出口的上方，所述热管包括第一热管，所述第一热管的蒸发段位于所述冷却液出口处，所述第一热管的冷凝段位于所述氢气入口处。

3.根据权利要求2所述的具有热管的氢燃料电池端板，其特征在于，所述冷却液出口处的冷却液温度为70℃-90℃。

4.根据权利要求1所述的具有热管的氢燃料电池端板，其特征在于，所述氢气入口位于所述空气出口的上方，所述热管包括第二热管，所述第二热管的蒸发段位于所述空气出口处，所述第二热管的冷凝段位于所述氢气入口处。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的具有热管的氢燃料电池端板，其特征在于，所述氢气入口、所述冷却液出口和所述空气出口设在所述端板本体的一侧且从上之下间隔设置，所述冷却液入口、所述空气入口和所述氢气出口设在所述端板本体的另一侧且从上之下间隔设置。

6.根据权利要求5所述的具有热管的氢燃料电池端板，其特征在于，所述热管沿竖直方向设置。

7.根据权利要求1所述的具有热管的氢燃料电池端板，其特征在于，所述热管为6-10个。

8.根据权利要求1所述的具有热管的氢燃料电池端板，其特征在于，所述端板本体注塑成型，所述热管预先安装在注塑模具内并经注塑镶嵌在所述端板本体内。

9.根据权利要求1所述的具有热管的氢燃料电池端板，其特征在于，所述热管的外周包覆绝缘导热陶瓷层。

10.一种燃料电池，其特征在于，包括：

技术总结
本技术公开了一种具有热管的氢燃料电池端板和燃料电池，包括端板本体和至少一个热管，端板本体具有氢气入口、氢气出口、冷却液入口、冷却液出口、空气入口和空气出口，氢气入口位于冷却液出口和空气出口中的至少一者的上方，热管的蒸发段位于热管的冷凝段的下方，热管的蒸发段位于冷却液出口和/或空气出口处以与冷却液和/或空气接触，热管的冷凝段位于氢气入口处以与氢气接触，实现对进入电堆的氢气进行加热，从而有效降低阳极氢气中冷凝水对电堆的影响，结构简单，降低了氢气加热结构的复杂程度，并且热管的集成设计大大减少了氢气加热结构的占用空间和制造成本，提高了氢燃料发动机的集成度、体积功率和质量功率。

技术研发人员：王黎明,印博,黄皓伟
受保护的技术使用者：国家电投集团氢能科技发展有限公司
技术研发日：20221227
技术公布日：2024/1/13