[發(fā)明專利]一種質(zhì)子交換膜燃料電池的自加熱裝置及其自加熱方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711415950.0
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108054410B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孔為;張夢彤;黃紅艷;柴業(yè)鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇科技大學(xué)
• 主分類號: H01M8/04007
• 分類號: H01M8/04007;H01M8/0267
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 唐紅

1.一種質(zhì)子交換膜燃料電池的自加熱裝置，其特征在于：包括若干層質(zhì)子交換膜燃料電池和若干雙極板，每相鄰上下兩層燃料電池之間均通過一層雙極板相互連接，所述燃料電池自上而下依次包括陽極、電解質(zhì)和陰極；所述雙極板從上向下依次包括陰極連接體、冷卻板和陽極連接體，陰極連接體與冷卻板之間、以及冷卻板與陽極連接體之間均設(shè)置有若干溫差電池，且陰極連接體與其上方的燃料電池陰極相連，陽極連接體與其下方的燃料電池陽極相連。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)子交換膜燃料電池的自加熱裝置，其特征在于：所述陰極連接體頂部設(shè)有若干間隔排列的第一肋，每相鄰兩個第一肋之間構(gòu)成開口向上的空氣流道；陰極連接體底部開設(shè)有若干第一凹槽，第一凹槽與溫差電池的尺寸和形狀相匹配，各個第一凹槽整體形成矩陣陣列排布，第一凹槽的高度為溫差電池高度的二分之一。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)子交換膜燃料電池的自加熱裝置，其特征在于：所述冷卻板呈中空狀，冷卻板中間設(shè)有冷卻流道，冷卻流道中設(shè)有若干導(dǎo)流體；冷卻板頂部與底部均設(shè)有若干第二凹槽，第二凹槽與溫差電池的尺寸和形狀相匹配，各個第二凹槽整體形成矩陣陣列排布，第二凹槽的高度為溫差電池高度的二分之一。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的質(zhì)子交換膜燃料電池的自加熱裝置，其特征在于：所述導(dǎo)流體包括若干支撐圓柱體，同一列的各個支撐圓柱體通過銜接圓柱體相連并固定于冷卻板左右兩側(cè)壁；所述各個支撐圓柱體透過各個第二凹槽與對應(yīng)的溫差電池相接觸，支撐圓柱體的橫截面積小于溫差電池的橫截面積。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)子交換膜燃料電池的自加熱裝置，其特征在于：所述陽極連接體底部設(shè)有若干間隔排列的第二肋，每相鄰兩個第二肋之間構(gòu)成開口向下的燃料流道；陽極連接體頂部設(shè)有若干第三凹槽，第三凹槽與溫差電池的尺寸和形狀相匹配，各個第三凹槽整體形成矩陣陣列排布，第三凹槽的高度為溫差電池高度的二分之一。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)子交換膜燃料電池的自加熱裝置，其特征在于：所述陰極連接體和陽極連接體上均設(shè)有導(dǎo)線通孔，通過導(dǎo)線通孔使溫差電池與溫差電池之間以及溫差電池與蓄電池之間相連接。

7.一種根據(jù)權(quán)利要求1至6任意一項所述質(zhì)子交換膜燃料電池自加熱裝置的自加熱方法，其特征在于：包括以下過程：

(1)當實際溫度低于燃料電池最佳溫度時，通過蓄電池驅(qū)動溫差電池，利用其“珀爾帖效應(yīng)”從冷卻板中的冷卻介質(zhì)吸熱，并把熱量傳遞到陰極連接體和陽極連接體，使得提高燃料電池溫度；

(2)燃料電池達到最佳溫度后，需降低電池溫度：當實際溫度高于燃料電池最佳溫度時，溫差電池從陰極連接體和陽極連接體側(cè)吸熱，并把熱量傳遞到冷卻板中的冷卻介質(zhì)，再通過冷卻介質(zhì)把熱量排出電池，達到降低電池溫度的目的；

在上述熱量傳輸過程中，必然會導(dǎo)致溫差電池?zé)岫撕屠涠舜嬖谝欢夭睿M而利用該溫差進行發(fā)電，并把發(fā)的電存儲在蓄電池中；當電池需要加熱時再利用蓄電池中的電能驅(qū)動溫差電池為燃料電池加熱；同時，空氣流道為燃料電池提供氧氣，燃料流道為燃料電池提供氫氣，冷卻流道中流動的介質(zhì)吸收燃料電池的熱進而降低其溫度。