本發(fā)明屬于燃料電池領(lǐng)域，具體涉及一種燃料電池電堆、導(dǎo)流體及導(dǎo)流體制備方法。

背景技術(shù)：

1、燃料電池是具有發(fā)展?jié)摿Φ男履茉串a(chǎn)品之一，其工作原理是通過向電堆注入氣體燃料產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)發(fā)電。燃料電池電堆由雙極板、膜電極等發(fā)電部件及端板組件、緊固部件組成，其中雙極板，膜電極交替堆疊形成單電池，空氣、燃料氣體及冷卻液流體通過端板組件，到達(dá)雙極板與膜電極通孔形成的共同通路，形成進(jìn)氣總管，在總管處進(jìn)行各個(gè)單電池的流體分配。進(jìn)氣總管流體運(yùn)動方向與單電池進(jìn)氣口方向垂直，因此，很難使燃料電池電堆各處單電池流體分配保持一致，造成燃料電池電堆反應(yīng)效率低。

2、cn116093397a提出了一種在電堆的進(jìn)氣歧管內(nèi)設(shè)置多個(gè)導(dǎo)流片組成的導(dǎo)流片組件的方法，通過在每個(gè)單體電池的氣流通道的進(jìn)口處設(shè)置一個(gè)導(dǎo)流片，使導(dǎo)流片接觸到總管的流動氣體，對流動氣體形成緩速，易于氣體從總管進(jìn)入單電池氣體通道。

3、但是增加加導(dǎo)流片方案存在每一片導(dǎo)流片長度不一樣，難以批量生產(chǎn)，同時(shí)由于單電池厚度比較薄，導(dǎo)流片間距難以控制，反而容易造成單電池進(jìn)氣口堵塞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種燃料電池電堆導(dǎo)流板設(shè)計(jì)方案，旨在改善現(xiàn)有技術(shù)中電堆中的進(jìn)氣總管中的氣流流入單體電池的氣體通道分配不勻帶來的效率低的技術(shù)問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明公開了一種燃料電池電堆，所述燃料電池電堆是由多個(gè)雙極板、膜電極組成多個(gè)單電池交替堆疊形成的結(jié)構(gòu)，所述單電池的進(jìn)氣通孔在堆疊后，形成用于通入反應(yīng)氣體的進(jìn)氣總管，所述進(jìn)氣總管的長度方向與每一個(gè)單電池的進(jìn)氣方向垂直；

3、還包括有導(dǎo)流體，所述的導(dǎo)流嵌入到進(jìn)氣總管內(nèi)，并調(diào)節(jié)單電池間氣體分配。

4、其中，所述導(dǎo)流體長度與單電池長度相適應(yīng)。

5、優(yōu)選的，所述導(dǎo)流體采用塑料材質(zhì)制備而成。

6、本發(fā)明還公開了一種燃料電池電堆導(dǎo)流體，所述導(dǎo)流體應(yīng)用于上述的燃料電池電堆內(nèi)，所述導(dǎo)流體延進(jìn)氣總管長度方向貼合設(shè)置。

7、其中，所述導(dǎo)流體通過改變其橫截面變化進(jìn)而調(diào)整進(jìn)氣總管內(nèi)氣體流速。

8、本發(fā)明還公開了一種燃料電池電堆導(dǎo)流體的制備方法，所述制備方法用于上述燃料電池電堆導(dǎo)流體，至少包括以下步驟：

9、s1、獲取燃料電池實(shí)際定型參數(shù)，并導(dǎo)入仿真計(jì)算模型中；

10、s2、注入實(shí)際工況流體參數(shù)，進(jìn)行仿真計(jì)算；

11、s3、根據(jù)仿真計(jì)算，初步設(shè)計(jì)導(dǎo)流體結(jié)構(gòu)，并將導(dǎo)流體結(jié)構(gòu)引入仿真計(jì)算模型進(jìn)行仿真驗(yàn)算，若結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對仿真電堆氣體分配比例偏差測試優(yōu)化率大于50％則判定仿真設(shè)計(jì)有效，執(zhí)行s4步驟，若結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對仿真電堆氣體分配比例偏差測試優(yōu)化率小于50％則判定仿真設(shè)計(jì)失效，則返回執(zhí)行s2步驟；

12、s4、輸出導(dǎo)流體仿真設(shè)計(jì)模型參數(shù)，制作導(dǎo)流體；

13、s5、將導(dǎo)流體設(shè)置于燃料電池進(jìn)氣總管內(nèi)，進(jìn)行實(shí)際測試，若導(dǎo)流體對實(shí)際電堆氣體分配比例偏差實(shí)際優(yōu)化率大于50％則判定設(shè)計(jì)有效，執(zhí)行s6步驟，若導(dǎo)流體對實(shí)際電堆氣體分配比例偏差實(shí)際優(yōu)化率小于50％則判定設(shè)計(jì)失效，返回執(zhí)行s2步驟；

14、s6、結(jié)束仿真設(shè)計(jì)，結(jié)束制備。

15、其中，所述s1步驟中燃料電池實(shí)際定型參數(shù)包括：雙極板及膜電極定型參數(shù)、電池節(jié)數(shù)定型參數(shù)、三腔流體域定型參數(shù)。

16、其中，所述s3步驟中所述氣體分配比例偏差測試范圍至少包括進(jìn)氣口和和盲端。

17、優(yōu)選的，所述s4步驟中導(dǎo)流體的制備采用3d打印技術(shù)、機(jī)加工或注塑。

18、本發(fā)明具有以下有益效果：

19、本發(fā)明通過設(shè)置導(dǎo)流體這一結(jié)構(gòu)，改善燃料電池電堆分配一致性的問題，該方法操作簡單，且通用性好，可以適配不同形狀的雙極板、膜電極的結(jié)構(gòu)，也可以適配不同節(jié)數(shù)的，不同長度的燃料電池電堆。本發(fā)明可以在不影響原有的雙極板及膜電極設(shè)計(jì)上，新添導(dǎo)流體結(jié)構(gòu)，進(jìn)行總管氣體分配優(yōu)化。

技術(shù)特征：

1.一種燃料電池電堆，其特征在于，所述燃料電池電堆是由多個(gè)雙極板、膜電極組成多個(gè)單電池交替堆疊形成的結(jié)構(gòu)，所述單電池的進(jìn)氣通孔在堆疊后，形成用于通入反應(yīng)氣體的進(jìn)氣總管，所述進(jìn)氣總管的長度方向與每一個(gè)單電池的進(jìn)氣方向垂直；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池電堆，其特征在于，所述導(dǎo)流體長度與單電池長度相適應(yīng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池電堆，其特征在于，所述導(dǎo)流體采用塑料材質(zhì)制備而成。

4.一種燃料電池電堆導(dǎo)流體，所述導(dǎo)流體應(yīng)用于權(quán)利要求1-3任一所述的燃料電池電堆內(nèi)，其特征在于，所述導(dǎo)流體延進(jìn)氣總管長度方向貼合設(shè)置。

5.如權(quán)利要求4所述的一種燃料電池電堆導(dǎo)流體，其特征在于，所述導(dǎo)流體通過改變其橫截面變化進(jìn)而調(diào)整進(jìn)氣總管內(nèi)氣體流速。

6.一種燃料電池電堆導(dǎo)流體的制備方法，所述制備方法用于制備權(quán)利要求5所述燃料電池電堆導(dǎo)流體，其特征在于，至少包括以下步驟：

7.如權(quán)利要求6所述的一種燃料電池電堆導(dǎo)流體的制備方法，其特征在于，所述s1步驟中燃料電池實(shí)際定型參數(shù)包括：雙極板及膜電極定型參數(shù)、電池節(jié)數(shù)定型參數(shù)、三腔流體域定型參數(shù)。

8.如權(quán)利要求7所述的一種燃料電池電堆導(dǎo)流體的制備方法，其特征在于，所述s3步驟中所述氣體分配比例偏差測試范圍至少包括進(jìn)氣口和和盲端。

9.如權(quán)利要求8所述的一種燃料電池電堆導(dǎo)流體的制備方法，其特征在于，所述s4步驟中導(dǎo)流體的制備采用3d打印技術(shù)、機(jī)加工或注塑。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于燃料電池領(lǐng)域，公開了一種燃料電池電堆、導(dǎo)流體及導(dǎo)流體制備方法，通過設(shè)置導(dǎo)流體這一結(jié)構(gòu)，改善燃料電池電堆分配一致性的問題，該方法操作簡單，且通用性好，可以適配不同形狀的雙極板、膜電極的結(jié)構(gòu)，也可以適配不同節(jié)數(shù)的，不同長度的燃料電池電堆。本發(fā)明可以在不影響原有的雙極板及膜電極設(shè)計(jì)上，新添導(dǎo)流體結(jié)構(gòu)，進(jìn)行總管氣體分配優(yōu)化。

技術(shù)研發(fā)人員：王澤昊,洪亢,李憲才,徐云飛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京億華通科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6