專利名稱：一種直流道低溫低壓長方形燃料電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是屬于新能源領(lǐng)域，涉及燃料電池技術(shù)，具體涉及一種直流道低溫低壓長方形燃料電池，可應(yīng)用于燃料電池電動汽車。
背景技術(shù)：
近年來，由于石油資源的日趨緊張和環(huán)境污染的問題，電動汽車已經(jīng)開始向產(chǎn)業(yè)化方向邁進(jìn)。在各種電動汽車中，燃料電池電動汽車具有節(jié)能、環(huán)保和能源利用效率高的優(yōu)點(diǎn)，成為發(fā)達(dá)國家和各大汽車生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)競爭的目標(biāo)。目前已有不少展示或示范的燃料電池電動汽車開發(fā)出來進(jìn)行試驗(yàn)。在燃料電池技術(shù)中，為了適于汽車裝載使用，車用燃料電池均采用模塊式的長方形分組裝配方法。因此，每塊長方形燃料電池生產(chǎn)用的碳極板上開槽供氣體流通。兩塊碳極板壓緊后，槽口的接觸面積就是燃料電池的有效工作面積。有效工作面積的大小在一定程度上就決定燃料電池的功率。經(jīng)文獻(xiàn)檢索，現(xiàn)有燃料電池中的氣體流道均為有方形槽，方形槽與不開槽的實(shí)體部分為等分布置設(shè)計。目前大量的燃料電池結(jié)構(gòu)簡單，存在如下一些不足或缺點(diǎn)第一，由于碳極板為脆性材料，為了不影響碳極板的強(qiáng)度，碳極板所開方形槽不可能太大；第二，上下相鄰的兩塊碳極板壓緊后，導(dǎo)致氣體流道接觸面積不大；第三，上下相鄰的兩塊碳極板壓緊交換膜部分的實(shí)體接觸面積較大，減少了燃料電池的有效工作面積。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是針對上述問題，提出一種新型的直流道低溫低壓長方形燃料電池，該電池增大了氣體流道的體積，提高了結(jié)構(gòu)利用率，增加了燃料電池的有效工作面積。本發(fā)明的技術(shù)方案是所述的直流道低溫低壓長方形燃料電池，包括位于上方的進(jìn)氣管連接板和位于下方的排氣管連接板，所述進(jìn)氣管連接板和排氣管連接板之間緊壓有至少兩塊上下平行分布的碳極板，且每相鄰的兩塊碳極板之間均夾有交換膜，每塊碳極板的上表面和下表面均制有若干條相互平行的槽道所述槽道的截面線型為正弦曲線。作為優(yōu)選,所述正弦曲線的曲線方程為x = O. 5sin(0. 5 y)mm。作為優(yōu)選,每塊碳極板的上表面和下表面均制有一條進(jìn)氣道和一條排氣道，每塊碳極板上表面的進(jìn)氣道和排氣道均與該塊碳極板上表面的所有槽道相連通，每塊碳極板下表面的進(jìn)氣道和排氣道均與該塊碳極板下表面的所有槽道相連通，所述進(jìn)氣道具有進(jìn)氣孔，所述排氣道具有排氣孔。作為優(yōu)選，所述進(jìn)氣管連接板上開設(shè)有同側(cè)布置的空氣進(jìn)氣管螺紋孔和燃料氣體進(jìn)氣管螺紋孔，所述排氣管連接板上開設(shè)有同側(cè)布置的空氣排氣管螺紋孔和燃料氣體排氣管螺紋孔。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是第一，本發(fā)明直流道低溫低壓長方形燃料電池改變了傳統(tǒng)燃料電池碳極板的方形槽流道結(jié)構(gòu)，而采用正弦曲線形流道結(jié)構(gòu)，在不影響碳極板的強(qiáng)度的情況下，增大了流道體積； 第二，在本發(fā)明的燃料電池中，相鄰兩塊碳極板壓緊后，氣體流道接觸面積增大；第三，本發(fā)明的燃料電池減少了相鄰兩塊碳極板間壓緊的交換膜部分的實(shí)體接觸面積，提高了結(jié)構(gòu)利用率，增加了燃料電池的有效工作面積；第四、燃料電池進(jìn)氣管連接板上開單側(cè)螺紋孔作為進(jìn)入氣體分配結(jié)構(gòu)，便于裝配。綜上可知，本發(fā)明直流道低溫低壓長方形燃料電池應(yīng)用數(shù)學(xué)和物理原理，設(shè)計碳極板正弦形槽直流道結(jié)構(gòu)，有效解決了燃料電池有效工作面積難題，提高了結(jié)構(gòu)利用率，氣體流道接觸面積增大，并便于裝配。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步介紹圖I是本發(fā)明實(shí)施例中碳極板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例中相鄰兩塊碳極板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例中進(jìn)氣管連接板和排氣管連接板的結(jié)構(gòu)示意圖；其中1碳極板，1-1槽道，1-2進(jìn)氣道，1-2-1進(jìn)氣孔，1-3排氣道，1-3-1排氣孔，2交換膜，3進(jìn)氣管連接板，3-1空氣進(jìn)氣管螺紋孔，3-2燃料氣體進(jìn)氣管螺紋孔，4排氣管連接板，4-1空氣排氣管螺紋孔，4-2燃料氣體排氣管螺紋孔，5螺栓連接孔。
具體實(shí)施例方式如圖2和圖3所示，本實(shí)施例的直流道低溫低壓長方形燃料電池包括位于上方的進(jìn)氣管連接板3和位于下方的排氣管連接板4，所述進(jìn)氣管連接板3和排氣管連接板4之間緊壓有至少兩塊(圖I中只示出了兩塊)上下平行分布的碳極板1，且每相鄰的兩塊碳極板I之間均夾有交換膜2，每塊碳極板I的上表面和下表面均制有若干條相互平行的槽道1-1，槽道1-1作為氣體流道，以供氣體流通。進(jìn)氣管連接板3、排氣管連接板4以及各塊碳極板I上均制有八個螺栓連接孔5，從而通過螺栓將它們連接在一起。與傳統(tǒng)燃料電池相比，本實(shí)施例燃料電池的最大特點(diǎn)在于所述槽道1-1的截面線型為正弦曲線，采用這種結(jié)構(gòu)后，加大了槽道1-1的流道體積，同時減少了相鄰兩塊碳極板間壓緊的交換膜部分的實(shí)體接觸面積，使得本燃料電池的有效工作面積變大。所述正弦曲線的曲線方程優(yōu)選為X = O. 5sin(0. 5 n y)mm。如圖I所不,每塊碳極板I的上表面和下表面均制有一條進(jìn)氣道1-2和一條排氣道1-3。每塊碳極板上表面的進(jìn)氣道1-2和排氣道1-3均與該塊碳極板上表面的所有槽道1-1相連通，每塊碳極板下表面的進(jìn)氣道1-2和排氣道1-3均與該塊碳極板下表面的所有槽道1-1相連通，所述進(jìn)氣道具有進(jìn)氣孔1-2-1，所述排氣道具有排氣孔1-3-1。如圖3所示，本例在所述進(jìn)氣管連接板3開設(shè)有空氣進(jìn)氣管螺紋孔3-1和燃料氣體進(jìn)氣管螺紋孔3-2，且空氣進(jìn)氣管螺紋孔3-1和燃料氣體進(jìn)氣管螺紋孔3-2開在進(jìn)氣管連接板3的同一側(cè)，便于裝配。所述排氣管連接板4上開設(shè)有空氣排氣管螺紋孔4-1和燃料氣體排氣管螺紋孔4-2，且空氣排氣管螺紋孔4-1和燃料氣體排氣管螺紋孔4-2開在排氣管連接板4的同一側(cè)，便于裝配。
實(shí)施時，將空氣進(jìn)氣管與空氣進(jìn)氣管螺紋孔3-1相連接，將燃料氣體進(jìn)氣管與燃料氣體進(jìn)氣管螺紋孔3-2相連接，將空氣排氣管與空氣排氣管螺紋孔4-1相連接，將燃料氣體排氣管與燃料氣體排氣管螺紋孔4-2相連接。工作時，將低壓燃料氣體通入燃料氣體進(jìn)氣管，燃料氣體經(jīng)過燃料氣體進(jìn)氣管螺紋孔3-2流入相應(yīng)進(jìn)氣孔1-2-1，接著流入各碳極板上表面的進(jìn)氣道1-2，分配流入碳極板上表面的正弦形槽道1-1 ;同時，同理將低壓空氣通入相應(yīng)的空氣進(jìn)氣管，空氣經(jīng)過空氣進(jìn)氣管螺紋孔3-1流入相應(yīng)進(jìn)氣孔1-2-1，接著流入各碳極板下表面的進(jìn)氣道1-2，分配流入各碳極板下方正弦形槽道；在相鄰碳極板上下正弦形槽道中流動的燃料氣體和空氣中的氧氣，經(jīng)過碳極板中間夾有交換膜2的作用，發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生的水蒸氣與沒有完全反應(yīng)的燃料氣體流到排氣道1-3，最終集中到排氣孔1-3-1經(jīng)與燃料氣體排氣管螺紋孔4-2相連接的燃料氣體排氣管，流出本長方形燃料電池；同理在各碳極板下方的正弦形槽道中，產(chǎn)生的水蒸氣與沒有完全剩余空氣一起流到排氣道，再集中到排氣孔經(jīng)與空氣排氣管螺紋孔4-1相連接的空氣排氣管，流出本長方形燃料電池。在交換膜上產(chǎn)生的電子集中到排氣管連接板4形成大量電荷，對外輸出一定電壓和電流的電量。當(dāng)然，上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓人們能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明主要技術(shù)方案的精神實(shí)質(zhì)所做的等效變換或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種直流道低溫低壓長方形燃料電池，包括位于上方的進(jìn)氣管連接板(3)和位于下方的排氣管連接板(4)，所述進(jìn)氣管連接板(3)和排氣管連接板(4)之間緊壓有至少兩塊上下平行分布的碳極板(I)，且每相鄰的兩塊碳極板(I)之間均夾有交換膜(2)，每塊碳極板(I)的上表面和下表面均制有若干條相互平行的槽道(1-1)，其特征在于所述槽道(1-1)的截面線型為正弦曲線。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直流道低溫低壓長方形燃料電池，其特征在于所述正弦曲線的曲線方程為x = O. 5sin(O. 5 n y)mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的直流道低溫低壓長方形燃料電池，其特征在于每塊碳極板(I)的上表面和下表面均制有一條進(jìn)氣道(1-2)和一條排氣道(1-3),每塊碳極板上表面的進(jìn)氣道(1-2)和排氣道(1-3)均與該塊碳極板上表面的所有槽道(1-1)相連通，每塊碳極板下表面的進(jìn)氣道(1-2)和排氣道(1-3)均與該塊碳極板下表面的所有槽道(1-1)相連通，所述進(jìn)氣道(1-2)具有進(jìn)氣孔(1-2-1)，所述排氣道(1-3)具有排氣孔(1-3-1)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的直流道低溫低壓長方形燃料電池，其特征在于所述進(jìn)氣管連接板(3)上開設(shè)有同側(cè)布置的空氣進(jìn)氣管螺紋孔(3-1)和燃料氣體進(jìn)氣管螺紋孔(3-2)，所述排氣管連接板(4)上開設(shè)有同側(cè)布置的空氣排氣管螺紋孔(4-1)和燃料氣體排氣管螺紋孔(4-2)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種直流道低溫低壓長方形燃料電池，它包括位于上方的進(jìn)氣管連接板和位于下方的排氣管連接板，所述進(jìn)氣管連接板和排氣管連接板之間緊壓有至少兩塊上下平行分布的碳極板，且每相鄰的兩塊碳極板之間均夾有交換膜，每塊碳極板的上表面和下表面均制有若干條相互平行的槽道所述槽道的截面線型為正弦曲線。本發(fā)明的燃料電池增大了氣體流道的體積，提高了結(jié)構(gòu)利用率，增加了燃料電池的有效工作面積。
文檔編號H01M4/96GK102623731SQ20121011964
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月20日
發(fā)明者田冬玉, 鄒海榮 申請人:上海電機(jī)學(xué)院