一種燃料電池散熱流場(chǎng)板的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種燃料電池散熱流場(chǎng)板，包括入口流道、板脊和出口流道。入口流道位于板脊的頂部，出口流道位于板脊的底部，所述板脊包括中間流道，中間流道鄰近入口流道的一端設(shè)置有入口導(dǎo)流道，中間流道鄰近出口流道的一端設(shè)置有出口匯流道。所述板脊還包括入口分配槽和出口匯流槽，所述入口分配槽包括入口阻流塊，入口阻流塊位于導(dǎo)熱介質(zhì)流出入口流道的出口處；所述出口匯流槽包括出口阻流塊，出口阻流塊位于導(dǎo)熱介質(zhì)流入出口流道的入口處。本實(shí)用新型散熱流道中導(dǎo)熱介質(zhì)分配均勻且流通順暢，冷卻范圍覆蓋所有的產(chǎn)熱面積并及時(shí)將燃料堆產(chǎn)生的熱量帶出，解決了局部熱量過(guò)高導(dǎo)致的質(zhì)子交換膜等元件受損、電功率密度降低等問(wèn)題，降低了燃料電池的使用成本。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種燃料電池散熱流場(chǎng)板
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及燃料電池領(lǐng)域，具體是涉及一種燃料電池散熱流場(chǎng)板。
【背景技術(shù)】
[0002]燃料電池是一種將燃料及氧化劑通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化成電能和反應(yīng)產(chǎn)物的裝置，燃料電池具有環(huán)境友好、設(shè)備體積較小、噪音較低和能量轉(zhuǎn)化效率較高的優(yōu)點(diǎn)，在日常生活、工業(yè)和軍事領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。
[0003]質(zhì)子交換膜燃料電池是一種應(yīng)用比較廣泛的燃料電池，現(xiàn)有的質(zhì)子交換膜燃料電池中包括流場(chǎng)板、質(zhì)子交換膜和質(zhì)子交換膜兩側(cè)的陽(yáng)極和陰極。
[0004]為了使得質(zhì)子交換膜電池處于高性能的工作狀態(tài)，除了保證充足的燃料供應(yīng)、充足的氧化劑供應(yīng)、及時(shí)排出電堆生成的水外，還必須及時(shí)排出燃料電池工作時(shí)產(chǎn)生的熱量、保持膜電極各點(diǎn)的性能一致。燃料電池內(nèi)部積聚過(guò)多的熱量將導(dǎo)致質(zhì)子交換膜的脫水，降低發(fā)電功率密度，嚴(yán)重時(shí)將質(zhì)子交換膜燒損；而流場(chǎng)中各處的阻力不一致會(huì)導(dǎo)致膜電極各點(diǎn)實(shí)際性能差異較大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使膜電極中局部過(guò)熱，甚至燒穿質(zhì)子交換膜，使燃料電池失效。
[0005]現(xiàn)階段所采取的措施是在燃料電池的電池堆中設(shè)置散熱流場(chǎng)板，所用散熱流場(chǎng)板包括入口通道、入口流道、入口導(dǎo)流道、中間流道、中間匯流區(qū)、出口匯流道、出口流道和出口通道。
[0006]現(xiàn)有的散熱流場(chǎng)板在使用時(shí)，存在以下缺陷:
[0007](I)導(dǎo)熱介質(zhì)經(jīng)過(guò)入口通道沿入口流道進(jìn)入散熱流場(chǎng)板向入口導(dǎo)流道擴(kuò)散時(shí)，由于入口流道方向與中間流道的方向不完全一致，因此導(dǎo)熱介質(zhì)在中間流場(chǎng)不能均勻分布。這樣會(huì)導(dǎo)致散熱場(chǎng)內(nèi)部的導(dǎo)熱介質(zhì)的流速、壓力和阻力不能保持統(tǒng)一，最終散熱場(chǎng)的內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)局部溫度過(guò)高的情況，從而使得散熱栗的功率消耗增加，降低了燃料電池的發(fā)電功率密度，增加了燃料電池的使用成本。
[0008](2)導(dǎo)熱介質(zhì)在流經(jīng)出口匯流道進(jìn)入出口流道時(shí)，從出口匯流道不同流道中流出的導(dǎo)熱介質(zhì)的流動(dòng)方向不同，這些流動(dòng)方向不同的導(dǎo)熱介質(zhì)會(huì)相互沖擊，在出口流道處發(fā)生擁堵，導(dǎo)致帶有大量熱量的導(dǎo)熱介質(zhì)不能及時(shí)排出，從而使得散熱場(chǎng)內(nèi)部的溫度不能保持在正常工作溫度。一旦出現(xiàn)這種情況，燃料電池內(nèi)部的質(zhì)子交換膜等元件會(huì)受到影響，進(jìn)而降低了燃料電池的電源系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率、產(chǎn)品的性能指標(biāo)，縮短了燃料電池的實(shí)用壽命，增加了燃料電池的使用成本。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0009]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提供一種燃料電池散熱流場(chǎng)板，這種流場(chǎng)板不僅可以保持流場(chǎng)內(nèi)部阻力一致、散熱及時(shí)，而且可有效降低燃料電池的使用成本。
[0010]為達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是:一種燃料電池散熱流場(chǎng)板，包括入口流道、板脊和出口流道，入口流道位于板脊的頂部，出口流道位于板脊的底部，所述板脊包括中間流道，中間流道鄰近入口流道的一端設(shè)置有入口導(dǎo)流道，中間流道鄰近出口流道的一端設(shè)置有出口匯流道，其特征在于:所述板脊還包括入口分配槽和出口匯流槽，所述入口分配槽包括入口阻流塊，入口阻流塊位于導(dǎo)熱介質(zhì)流出入口流道的出口處；所述出口匯流槽包括出口阻流塊，出口阻流塊位于導(dǎo)熱介質(zhì)流入出口流道的入口處。
[0011]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述板脊還包括中間匯流區(qū)，所述中間匯流區(qū)位于中間流道的中心與出口匯流道之間。
[0012]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述入口阻流塊沿板脊的中心對(duì)稱(chēng)設(shè)置。
[0013]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述入口阻流塊的數(shù)量為4個(gè)。
[0014]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述中間匯流區(qū)沿板脊的中心對(duì)稱(chēng)設(shè)置。
[0015]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述出口阻流塊沿板脊的中心對(duì)稱(chēng)設(shè)置。
[0016]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述出口阻流塊的數(shù)量為4個(gè)。
[0017]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述入口阻流塊為三角形，所述的出口阻流塊為三角形。
[0018]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，還包括入口通道和出口通道。
[0019]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述入口通道底部設(shè)置有2個(gè)以上的入口流道。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0021](I)本實(shí)用新型的流場(chǎng)板包括中間匯流區(qū)，中間匯流區(qū)的設(shè)置平衡了整個(gè)散熱場(chǎng)種液體流速和壓降，使燃料電池內(nèi)部阻力一致，解決了燃料電池內(nèi)部局部溫度過(guò)高的問(wèn)題。
[0022](2)本實(shí)用新型的流場(chǎng)板包括出口匯流槽，出口匯流槽的設(shè)置可以保證冷卻介質(zhì)均勻的流出散熱流道，避免了液體擁堵和回流的發(fā)生，使流場(chǎng)板中的冷卻介質(zhì)可以順利流通，及時(shí)將燃料堆產(chǎn)生的熱量帶出，使燃料電池可以正常工作。
[0023](3)本實(shí)用新型的流場(chǎng)板包括入口分配槽，入口分配槽的設(shè)置可以保證散熱流道中冷卻介質(zhì)分配均勻，使冷卻范圍覆蓋所有的產(chǎn)熱區(qū)域，解決了局部熱量過(guò)高引起的質(zhì)子交換膜等原件受損、電功率密度降低等問(wèn)題。提高了冷卻效率、降低了燃料電池的使用成本。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為一種燃料電池散熱流場(chǎng)板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖中:1_入口通道，2-入口流道，3-入口阻流塊，4-中間匯流區(qū)，5-出口匯流道，6-出口流道，7-出口通道，8-入口分配槽，9-入口導(dǎo)流道，10-中間流道，11-板脊，12-出口阻流塊，13-出口匯流槽。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0027]參見(jiàn)圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例中的燃料電池的散熱流場(chǎng)板，包括入口通道1、入口流道2、入口分配槽8、板脊11、中間匯流區(qū)4、出口匯流槽13、出口流道6和出口通道
7。入口流道2位于板脊11的頂部，出口流道6位于板脊11的底部，板脊11包括中間流道10，中間流道10鄰近入口流道2的一端設(shè)置有入口分區(qū)9，中間流道10鄰近出口流道6的一端設(shè)置有出口匯流道5。入口分配槽8包括入口阻流塊3，入口阻流塊3位于導(dǎo)熱介質(zhì)流出入口流道2的出口處沖間匯流區(qū)4位于中間流道10的中心與出口匯流道5之間；入口分區(qū)9、中間流道10、板脊11、中間匯流區(qū)4、出口匯流道5、出口匯流槽13包括出口阻流塊12，出口阻流塊12位于導(dǎo)熱介質(zhì)流入出口流道6的入口處。
[0028]入口阻流塊3沿板脊11的中心對(duì)稱(chēng)設(shè)置；中間匯流區(qū)4沿板脊11的中心對(duì)稱(chēng)設(shè)置，中間匯流區(qū)4的個(gè)數(shù)和所涉及的中間流道10數(shù)目與流場(chǎng)板的寬度有關(guān)；出口阻流塊12沿板脊11的中心對(duì)稱(chēng)設(shè)置。
[0029]本實(shí)施例中，入口分配槽8包括4個(gè)入口阻流塊3，入口阻流塊3為三角形；出口匯流槽13包括4個(gè)出口阻流塊12，出口阻流塊12為三角形。在實(shí)際應(yīng)用中，入口阻流塊3、出口阻流塊12的數(shù)量和形狀可以根據(jù)用戶(hù)的不同需求設(shè)定。
[0030]入口通道I的寬度是整個(gè)發(fā)熱面積寬度的I / 3，入口通道I的底部設(shè)置有2個(gè)以上的入口流道2，導(dǎo)熱介質(zhì)流出入口流道2后，進(jìn)入入口分配槽8，入口分配槽8將導(dǎo)熱介質(zhì)分配到入口分區(qū)9，經(jīng)過(guò)入口分區(qū)9后導(dǎo)熱介質(zhì)可以均勻分配到中間流道10中，使冷卻范圍覆蓋所有產(chǎn)熱的區(qū)域，解決了局部熱量過(guò)高的問(wèn)題。
[0031]中間匯流區(qū)4將分布在流場(chǎng)板中間與兩邊的中間流道10打通，平衡了整個(gè)散熱場(chǎng)中液體的流速和壓降解決了導(dǎo)熱介質(zhì)在中間部分的流場(chǎng)中壓力小、流速快的問(wèn)題。
[0032]導(dǎo)熱介質(zhì)流經(jīng)中間匯流區(qū)4后流入出口流道6，出口流道6的尺寸小于出口匯流道5的流道截面積，容易導(dǎo)致流出的導(dǎo)熱介質(zhì)發(fā)生擁堵，出口匯流槽13的設(shè)置可以保證導(dǎo)熱介質(zhì)順利地流出出口流道6，及時(shí)將燃料堆產(chǎn)生的熱量帶出，保證燃料電池可以正常工作。
[0033]本實(shí)用新型不僅局限于上述最佳實(shí)施方式，任何人在本實(shí)用新型的啟示下都可得出其他各種形式的產(chǎn)品，但不論在其形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化，凡是具有與本實(shí)用新型相同或相近似的技術(shù)方案，均在其保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種燃料電池散熱流場(chǎng)板，包括入口流道(2)、板脊(11)和出口流道(6)，入口流道(2)位于板脊(11)的頂部，出口流道(6)位于板脊(11)的底部，所述板脊(11)包括中間流道(10)，中間流道(10)鄰近入口流道⑵的一端設(shè)置有入口導(dǎo)流道(9)，中間流道(10)鄰近出口流道(6)的一端設(shè)置有出口匯流道(5)，其特征在于:所述板脊(11)還包括入口分配槽(8)和出口匯流槽(13)，所述入口分配槽(8)包括入口阻流塊(3)，入口阻流塊(3)位于導(dǎo)熱介質(zhì)流出入口流道⑵的出口處；所述出口匯流槽(13)包括出口阻流塊(12)，出口阻流塊(12)位于導(dǎo)熱介質(zhì)流入出口流道(6)的入口處。
2.如權(quán)利要求1所述的燃料電池散熱流場(chǎng)板，其特征在于:所述板脊(11)還包括中間匯流區(qū)(4)，所述中間匯流區(qū)⑷位于中間流道(10)的中心與出口匯流道(5)之間。
3.如權(quán)利要求1所述的燃料電池散熱流場(chǎng)板，其特征在于:所述入口阻流塊(3)沿板脊(11)的中心對(duì)稱(chēng)設(shè)置。
4.如權(quán)利要求1所述的燃料電池散熱流場(chǎng)板，其特征在于:所述入口阻流塊(3)的數(shù)量為4個(gè)。
5.如權(quán)利要求1所述的燃料電池散熱流場(chǎng)板，其特征在于:所述中間匯流區(qū)(4)沿板脊(11)的中心對(duì)稱(chēng)設(shè)置。
6.如權(quán)利要求1所述的燃料電池散熱流場(chǎng)板，其特征在于:所述出口阻流塊(12)沿板脊(11)的中心對(duì)稱(chēng)設(shè)置。
7.如權(quán)利要求1所述的燃料電池散熱流場(chǎng)板，其特征在于:所述出口阻流塊(12)的數(shù)量為4個(gè)。
8.如權(quán)利要求1所述的燃料電池散熱流場(chǎng)板，其特征在于:所述的入口阻流塊(3)為三角形，所述的出口阻流塊(12)為三角形。
9.如權(quán)利要求1所述的燃料電池散熱流場(chǎng)板，其特征在于:所述還包括入口通道(I)和出口通道(7)。
10.如權(quán)利要求1所述的燃料電池散熱流場(chǎng)板，其特征在于:所述入口通道⑴底部設(shè)置有2個(gè)以上的入口流道(2)。
【文檔編號(hào)】H01M8/04GK203607491SQ201320783550
【公開(kāi)日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月3日
【發(fā)明者】張洪霞, 辛廷慧, 韓福江, 張寶春 申請(qǐng)人:航天新長(zhǎng)征電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)有限公司