[發明專利]一種用于調節冷卻液流量的腔口阻擋式插件結構

有效

• 申請號: 202111471154.5
• 申請日: 2021-12-03
• 公開（公告）號: CN114361515B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 張茜茜;姜天豪;畢飛飛;胡鵬;杜祥永;藍樹槐
• 申請（專利權）人: 上海治臻新能源股份有限公司
• 主分類號: H01M8/04029
• 分類號: H01M8/04029
• 代理公司: 上海世圓知識產權代理有限公司 31320
• 代理人: 郭振興

本發明涉及一種用于調節冷卻液流量的腔口阻擋式插件結構。所述用于調節冷卻液流量的腔口阻擋式插件結構由可以探入極板的冷卻腔流道的頭部以及可以固定在極板上的尾部組成，所述頭部用于對所述冷卻腔流道封堵，使得所述冷卻腔流道中被所述頭部封堵的區域減少冷卻液的流入量與流動速度；所述尾部用于固定在極板上來阻擋所述頭部的位移。本插件主要由可以固定在冷卻水腔口的單個堵頭或者聯排式多個堵頭組成，通過對不同位置的雙極板進行不同程度的封堵來實現對于冷卻水流量的控制進而平衡電堆不同位置的熱量耗散程度，使電堆不同位置的反應環境始終處于有利于催化劑發揮作用的溫度范圍內，提高電堆運行效率。

技術領域

本發明涉及一種用于調節冷卻液流量的腔口阻擋式插件結構，尤其是涉及一種通過對不同位置的雙極板進行不同程度的封堵來實現對于冷卻水流量的控制進而平衡電堆不同位置的熱量耗散程度的阻擋式插件。

背景技術

燃料電池在通過氫氣與氧氣發生電化學反應并產生電能的同時會產生大量的熱，需要進行熱量的耗散使反應環境始終保持能夠讓催化劑保有最大反應活性的溫度。該部分熱量一部分可以通過與外界環境交互進行熱量的耗散，另一部分則需要通過冷卻水的作用將熱量帶走。

在電堆中，不同位置的雙極板與外界環境產生的交互作用是不一致的，兩端的交互作用強，中間的交互作用弱，因此，需要將冷卻水的冷卻作用與上述交互作用反過來，減少兩端冷卻水的流量，以便在環境交互不一致的情況下可以通過控制不同位置冷卻水流量的大小來實現反應環境溫度的一致性。

如圖1所示，在現有金屬雙極板的冷卻腔流道一般不存在特殊結構設計，所有冷卻液的流道均處于全部開放狀態，在電堆不同位置冷卻水的流量是一致的。為避免電堆過熱，反應過程中一般會把冷卻水流量調至最大，這就導致了在電堆的兩端，由于集流板及端板不受熱，處于冷卻狀態，且該部分整體與環境交互強烈，存在反應環境溫度偏低的問題。如圖2A所示，為電堆的分解結構示意圖，電堆90由兩個端板91、兩個集流板92和雙極板93構成，雙極板93被設置在兩個集流板92之間，兩個集流板92外側被兩個端板93壓緊。如圖2B所示，為電堆的溫度分布示意圖，其中位于中間的雙極板溫度高于兩個集流板，兩個集流板溫度高于兩個端板。這就影響了電堆兩端催化劑的反應活性，降低了電堆的使用效率。如果通過直接的模具設計來針對電堆不同位置的極板設計不同大小的冷卻水入口，同類型極板需要設計至少兩套模具，成本極大。

發明內容

本發明的目的就是為了通過對不同位置的雙極板進行不同程度的封堵來實現對于冷卻水流量的控制進而平衡電堆不同位置的熱量耗散程度，使電堆不同位置的反應環境始終處于有利于催化劑發揮作用的溫度范圍內，提高電堆運行效率。本發明用以解決傳統金屬雙極板的冷卻腔流道的所有冷卻液的流道均處于全部開放狀態，導致電堆不同位置的溫度分布不均而影響電堆兩端催化劑的反應活性，降低了電堆的使用效率的技術問題。

本發明提供了一種用于調節冷卻液流量的腔口阻擋式插件結構，通過對不同位置的雙極板進行不同程度的封堵來實現對于冷卻水流量的控制。所述用于調節冷卻液流量的腔口阻擋式插件結構由可以探入極板的冷卻腔流道的頭部以及可以固定在極板上的尾部組成，所述頭部用于對所述冷卻腔流道封堵，使得所述冷卻腔流道中被所述頭部封堵的區域減少冷卻液的流入量與流動速度；所述尾部用于固定在極板上來阻擋所述頭部的位移。

作為優選，所述可以探入冷卻腔流道的頭部通過比照冷卻腔流道的大小進行設計，基本與冷卻腔流道內部結構一致；所述頭部的橫截面與所述冷卻腔流道的橫截面形狀相似，所述頭部的橫截面不大于所述冷卻腔流道的橫截面。

作為優選，所述一種頭部結構橫截面最大處較冷卻腔流道內部橫截面最小處大小完全一致或單邊尺寸略小0.01~0.03mm；所述頭部的橫截面的邊緣與所述冷卻腔流道的橫截面的邊緣間距為0.01~0.03mm。

作為優選，當所述頭部封堵于所述冷卻腔流道上時，在所述頭部的延伸方向，所述頭部的長度等于所述冷卻腔流道的長度，或者所述頭部的長度小于所述冷卻腔流道的長度1~3mm。