[發(fā)明專利]一種燃料電池陰極用濕熱交換模塊

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410446483.8
• 申請(qǐng)日: 2014-09-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104201405A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王仁芳;杜超;沈鴻娟;侯中軍;李曉楠;胡景春
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 新源動(dòng)力股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M8/04
• 分類號(hào): H01M8/04
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 高永德;李洪福

1.一種燃料電池陰極用濕熱交換模塊，包括上下端板和疊裝于上下端板之間的空氣流場(chǎng)板(7)、增濕膜板(3)、冷卻水流場(chǎng)板(5)、換熱板(6)和膠線，其特征在于：所述上端板(1)和下端板(8)內(nèi)面開(kāi)有與空氣流場(chǎng)板相同的流場(chǎng)流道，上端板(1)和下端板(8)的四個(gè)角的8個(gè)位置上可選擇性的開(kāi)有4個(gè)透孔，所述可選擇性的開(kāi)有的4個(gè)透孔包括：在上端板(1)的四個(gè)角的位置上開(kāi)4個(gè)透孔，下端板(8)的四個(gè)角上不開(kāi)透孔，或者在下端板(8)的四個(gè)角的位置上開(kāi)4個(gè)透孔，上端板(1)的四個(gè)角上不開(kāi)透孔，或者在上端板(1)四個(gè)角上的2個(gè)角上開(kāi)有2個(gè)透孔，在下端板(8)的與上端板(1)不開(kāi)透孔的2個(gè)角對(duì)應(yīng)的2個(gè)角上開(kāi)2個(gè)透孔，或者在上端板(1)的一個(gè)角上開(kāi)有透孔，在下端板(8)的與上端板(1)不開(kāi)透孔的3個(gè)角對(duì)應(yīng)的3個(gè)角上開(kāi)3個(gè)透孔，或者在上端板(1)的3個(gè)角上開(kāi)有透孔，在下端板(8)的與上端板(1)不開(kāi)透孔的1個(gè)角對(duì)應(yīng)的1個(gè)角上開(kāi)1個(gè)透孔，即四個(gè)角位置上每個(gè)角上有1個(gè)通孔，不論通孔開(kāi)在上端板(1)上還是在下端板(8)上，其中一對(duì)對(duì)角的透孔與內(nèi)面的流場(chǎng)流道之間開(kāi)有與流場(chǎng)流道連通的分配流道，設(shè)有分配流道的一對(duì)透孔分別是空氣進(jìn)口(9)和空氣出口(11)，另一對(duì)透孔是水進(jìn)口(10)和水出口(12)，上端板(1)和下端板(8)流場(chǎng)流道邊緣設(shè)有膠線槽，一對(duì)不設(shè)分配流道的對(duì)角的透孔的周邊上設(shè)有膠線槽；所述空氣流場(chǎng)板(7)和冷卻水流場(chǎng)板(5)是與端板形狀和大小相同的板，空氣流場(chǎng)板(7)和冷卻水流場(chǎng)板(5)的四個(gè)角位置開(kāi)有與上端板和下端板四個(gè)角位置的透孔相對(duì)應(yīng)透孔，空氣流場(chǎng)板(7)和冷卻水流場(chǎng)板(5)的中間部分設(shè)有流體流動(dòng)的流場(chǎng)流道，流場(chǎng)流道與一對(duì)角上的透孔之間設(shè)有分配流道，分配流道與流場(chǎng)流道連通，空氣流場(chǎng)板(7)和冷卻水流場(chǎng)板(5)流場(chǎng)流道邊緣設(shè)有膠線槽，一對(duì)不設(shè)分配流道的對(duì)角的透孔的周邊上設(shè)有膠線槽；所述增濕膜板(3)是與端板形狀和大小相同的板，增濕膜板(3)的四個(gè)角位置開(kāi)有與上端板和下端板四個(gè)角位置的透孔相對(duì)應(yīng)透孔，增濕膜板(3)與空氣流場(chǎng)板(7)和冷卻水流場(chǎng)板(5)中間流場(chǎng)流道相對(duì)應(yīng)的部分是增濕膜；所述膠線包括空氣膠線(2)和水膠線(4)，其中空氣膠線(2)與端板內(nèi)面膠線槽對(duì)應(yīng)或與空氣流場(chǎng)板(7)上的膠線槽對(duì)應(yīng)，水膠線(4)與冷卻水流場(chǎng)板(5)上的膠線槽對(duì)應(yīng)；所述換熱板(6)是導(dǎo)熱材料的平板，換熱板(6)與端板形狀和大小相同，換熱板的四個(gè)角位置開(kāi)有與上端板和下端板四個(gè)角位置的透孔相對(duì)應(yīng)透孔；所述空氣流場(chǎng)板(7)、增濕膜板(3)、冷卻水流場(chǎng)板(5)、換熱板(6)和膠線疊裝順序包括增濕換熱共有順序、換熱不增濕順序和增濕不換熱順序，所述增濕換熱共有順序按照空氣膠線(2)、增濕膜板(3)、水膠線(4)、冷卻水流場(chǎng)板(5)、水膠線(4)、換熱板(6)、空氣膠線(2)、空氣流場(chǎng)板(7)的順序依次疊裝，所述換熱不增濕順序按照空氣膠線(2)、換熱板(6)、水膠線(4)、冷卻水流場(chǎng)板(5)、水膠線(4)、換熱板(6)、空氣膠線(2)、空氣流場(chǎng)板(7)的順序依次疊裝，所述增濕不換熱順序按照空氣膠線(2)、增濕膜板(3)、水膠線(4)、冷卻水流場(chǎng)板(5)、水膠線(4)、增濕膜板(3)、空氣膠線(2)、空氣流場(chǎng)板(7)的順序依次疊裝，將增濕換熱共有順序、換熱不增濕順序和增濕不換熱順序按需要間隔著在上端板(1)和下端板(8)之間疊裝若干次，下端板(8)作為一張空氣流場(chǎng)板(7)進(jìn)行疊裝，通過(guò)固定裝置壓緊固定，上端板(1)、下端板(8)、空氣流場(chǎng)板(7)、增濕膜板(3)、冷卻水流場(chǎng)板(5)和換熱板(6)之間通過(guò)空氣膠線(2)和水膠線(4)密封。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種燃料電池陰極用濕熱交換模塊，其特征在于：所述增濕膜是親水不透氣薄膜。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種燃料電池陰極用濕熱交換模塊，其特征在于：所述增濕膜為Nafion膜，PDMS/PP膜或SPEEK/PP膜。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種燃料電池陰極用濕熱交換模塊，其特征在于：所述換熱板(6)為銅板或鋁板。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種燃料電池陰極用濕熱交換模塊，其特征在于：所述空氣流場(chǎng)板(7)和冷卻水流場(chǎng)板(5)流場(chǎng)流道為鏤空流道。

6.權(quán)利要求1所述一種燃料電池陰極用濕熱交換模塊的增濕和換熱的匹配方法，其特征在于：所述增濕和換熱的匹配方法為：按增濕需求確定增濕面積及增濕膜板數(shù)N₁，按換熱需求確定換熱面積及換熱板數(shù)N₂；

1)當(dāng)N₁＝N₂時(shí)，在上端板(1)和下端板(8)之間疊裝增濕換熱共有順序N₁次；

2)當(dāng)N₁＞N₂時(shí)，在上端板(1)和下端板(8)之間疊裝增濕換熱共有順序N₂次，增濕不換熱順序(N₁-N₂)/2次；

3)當(dāng)N₁＜N₂時(shí)，在上端板(1)和下端板(8)之間疊裝增濕換熱共有順序N₁次，換熱不增濕順序(N₂-N₁)/2次。