[發明專利]一種便于溫度控制的燃料電池堆

在審

• 申請號: 202010862990.5
• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN112086659A
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 曾睿;康慧芳;呂建國;肖雪蓮;黃奕成
• 申請（專利權）人: 北京理工大學;中國北方車輛研究所
• 主分類號: H01M8/0267
• 分類號: H01M8/0267;H01M8/04007;H01M8/04029;H01M8/04223;H01M8/04701
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 廖輝;仇蕾安

本發明公開了一種便于溫度控制的燃料電池堆，包括：雙極板和導熱板；當只有一層雙極板時，其兩個相對的活化面分別固定導熱板；當有兩層以上雙極板時，兩層以上雙極板依次堆疊形成燃料電池堆，相鄰雙極板之間固定有導熱板，燃料電池堆的兩個相對的活化面分別固定有導熱板，且所有導熱板相互平行；其中，導熱板用于均勻控制雙極板的溫度。

技術領域

本發明涉及燃料電池技術領域，具體涉及一種便于溫度控制的燃料電池堆。

背景技術

燃料電池是一種把燃料所具有的化學能直接轉換成電能的化學裝置，又稱電化學發電器。由于燃料電池是通過電化學反應把燃料的化學能中的吉布斯自由能部分轉換成電能，不受卡諾循環效應的限制，因此效率高；另外，燃料電池用燃料和氧氣作為原料；同時沒有機械傳動部件，故沒有噪聲污染，排放出的有害氣體極少。由此可見，從節約能源和保護生態環境的角度來看，燃料電池是最有發展前途的發電技術。

燃料電池的溫度會直接影響到燃料電池的運行效率、運行穩定性和使用壽命；因此，如何提高冷卻效率和冷卻均勻性是提高質子交換膜燃料電池性能和壽命的研究重點。

現有技術中，考慮低溫冷啟動時，為了讓燃料電池在低環境溫度下達到理想工作溫度，一般將加熱絲埋入燃料電池的雙極板中，通過加熱加熱絲以快速提高燃料電池溫度；但是這種方式使得雙極板加工成本和難度變高。

現有技術中，考慮燃料電池散熱時，多采用在雙極板上雕刻冷卻水流道，再通以冷卻水來進行散熱，但是這種方式也使得雙極板加工成本和難度變高，且冷卻溫度分布不均勻。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種便于溫度控制的燃料電池堆，通過導熱板夾持雙極板，用于控制雙極板的溫度，能夠避免在雙極板上埋設加熱絲以及雕刻冷卻水流道，有效降低雙極板的加工成本和難度，解決燃料電池溫度控制難的問題，提高了燃料電池的冷啟動速度、散熱速度和散熱均勻性。

本發明的技術方案為：一種便于溫度控制的燃料電池堆，包括：雙極板和導熱板；

當只有一層雙極板時，其兩個相對的活化面分別固定導熱板；當有兩層以上雙極板時，兩層以上雙極板依次堆疊形成燃料電池堆，相鄰雙極板之間固定有導熱板，燃料電池堆的兩個相對的活化面分別固定有導熱板，且所有導熱板相互平行；其中，導熱板用于均勻控制雙極板的溫度。

優選地，所述導熱板的材質采用多層石墨烯。

優選地，所述導熱板上埋設加熱絲。

優選地，所述導熱板相對雙極板伸出有散熱翅。

優選地，所述散熱翅可折疊。

優選地，還包括：絕緣材料，其包裹在所述燃料電池的外周。

優選地，所述絕緣材料包裹形成的腔體為密封腔時，其內能夠通入液態冷卻介質。

優選地，夾持在所述燃料電池堆中部的導熱板的散熱翅上布置兩個冷卻孔，且兩個冷卻孔位于導熱板的對角上，當所述燃料電池堆中部包括兩個以上導熱板時，中部的相鄰兩個導熱板錯位設置，使包裹后的燃料電池堆中形成迷宮型的冷卻通道。

有益效果：

1、本發明的燃料電池，通過導熱板與雙極板的活化面均勻接觸，能夠均勻控制雙極板的溫度，有效降低雙極板的加工成本和難度，解決燃料電池溫度控制難的問題，提高了燃料電池的冷啟動速度、散熱速度和散熱均勻性，進而提高了燃料電池的工作效率，從而延長了燃料電池壽命。

2、本發明導熱板的材質設置，使其具有較好的導熱性能。

3、本發明導熱板上埋設加熱絲，有利于在低溫冷啟動時對燃料電池有效增溫。

4、本發明導熱板設有散熱翅，便于散熱。