[發明專利]一種燃料電池電堆

有效

• 申請號: 201710818235.5
• 申請日: 2017-09-12
• 公開（公告）號: CN107482237B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 林淑萍;劉力銘;謝義淳;周燕娟;郭瑋翔
• 申請（專利權）人: 福建福安閩東亞南電機有限公司
• 主分類號: H01M8/02
• 分類號: H01M8/02;H01M8/04
• 代理公司: 福州市博深專利事務所(普通合伙) 35214
• 代理人: 林志崢

本發明涉及燃料電池技術領域，具體涉及一種燃料電池電堆，包括雙極板、膜電極、集流板和端板，所述雙極板和膜電極構成一個單電池，多個單電池疊加再與集流板和端板構成燃料電池電堆，雙極板包括上層的氫氣導流層和下層的空氣導流層，氫氣導流層和空氣導流層之間設有散熱通道，所述散熱通道設有豎向的支撐主桿，支撐主桿兩側分別連接有分支，分支的兩端分別連接于一個支撐主桿的上端和另一支撐主桿的下端，支撐主桿和分支之間的空間為冷卻通道。本發明提供的燃料電池電堆散熱性好、穩固性好，且減輕了燃料電池電堆的重量。

技術領域

本發明涉及燃料電池技術領域，具體涉及一種燃料電池電堆。

背景技術

燃料電池電堆包括雙極板、膜電極、集流板和端板，雙極板和膜電極構成一個單電池，多個單電池疊加再與集流板和端板構成燃料電池電堆，燃料電池中最關鍵的兩個部件是雙極板和膜電極，其中雙極板占燃料電池總重量的60％-80％，而且占其成本的30-45％，所以大幅度的降低雙極板的加工成本是燃料電池能應用于商業化生產的前提。

燃料電池電堆正常的工作溫度在30～70℃。若溫度太低，反應生成的水會凝結，堵塞氣體散熱通道，電堆的性能就變差，若溫度太高，膜電極缺水，質子交換膜無法正常工作甚至損壞。一般情況下，燃料電池在工作時候會對其進行降溫處理，分為水冷型降溫和空冷型降溫。水冷型電堆是通過循環的水經過電堆內部達到降溫的效果，水冷型的電堆結構復雜，加水泵循環裝置，不易維修。空冷型電堆是通過流通的空氣經過電堆內部，調節風扇的轉速達到降溫的效果。

專利CN202308177U涉及一種開放式風冷質子交換膜燃料電池電堆，該專利中雙極板由兩個雙極半板構成，即陽極板和陰極板，通過在陽極板和陰極板上設有多條冷卻風流道，加快電堆散熱速度，雖然能夠達到散熱的目的，但是燃料電池電堆重量較大，冷卻散熱通道直接設在陰、陽極板板上，一旦板的尺寸確定，就不能根據電池的大小來調整散熱面積，常常由于散熱面積有限，散熱效果差，造成燃料電池產生的熱量不能全部散掉，從而影響燃料電池的性能，或者增加冷卻風扇的風量來達到散熱的目的，但是這樣又增加了額外的功耗。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種散熱性好、穩固性好的燃料電池電堆。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：一種燃料電池電堆，包括雙極板、膜電極、集流板和端板，所述雙極板和膜電極構成一個單電池，多個單電池疊加再與集流板和端板構成燃料電池電堆，所述雙極板包括上層的氫氣導流層和下層的空氣導流層，所述氫氣導流層和空氣導流層之間設有散熱通道，所述散熱通道設有豎向的支撐主桿，所述支撐主桿兩側分別連接有分支，所述分支的兩端分別連接于一個支撐主桿的上端和另一支撐主桿的下端，所述支撐主桿和分支之間的空間為冷卻通道。

進一步的，所述相鄰分支連接于支撐主桿的同一端。

進一步的，所述支撐主桿的橫截面為長方形，所述分支的橫截面為平行四邊形，所述支撐主桿為內部中空的支撐主桿，所述分支也為內部中空的分支。

進一步的，所述分支與支撐主桿形成的夾角為45°。

進一步的，所述冷卻通道的橫截面為三角形。

進一步的，所述支撐主桿和分支均為高導熱性的金屬材料。

進一步的，單個雙極板的冷卻通道為多個。

本發明的有益效果在于：本發明提供的燃料電池電堆，雙極板設有散熱通道，散熱通道設有支撐主桿和分支，構成了樹枝狀的結構，空氣與雙極板的接觸面積增加，外界的風機轉動時，因雙極板與空氣的接觸面積增大，同體積空氣下，對燃料電池電堆的雙極板降溫效果更快，進而提高燃料電池電堆的性能，減少風機的能耗；多分支結構的雙極板，多空洞結構，和普通雙極板對比，雙極板的重量減輕，降低了燃料電池電堆的重量，雙極板內部的樹枝狀結構對雙極板具有支撐的作用，使得燃料電池電堆更加穩固；冷風經過冷卻通道對燃料電池電堆進行散熱，提高了燃料電池電堆的性能。