[發明專利]一種一扇雙堆式空冷燃料電池

在審

• 申請號: 202211416603.0
• 申請日: 2022-11-13
• 公開（公告）號: CN115632139A
• 公開（公告）日: 2023-01-20
• 發明（設計）人: 趙晨;王飛;張景然
• 申請（專利權）人: 深圳職業技術學院
• 主分類號: H01M8/04014
• 分類號: H01M8/04014;H01M8/0432;H01M8/04701;H01M8/24
• 代理公司: 北京金恒聯合知識產權代理事務所 11324
• 代理人: 李強

1.一種一扇雙堆式空冷燃料電池，包括進風口電堆和出風口電堆、進風通道、風扇組件、出風通道、擾流件及溫度控制裝置，

其中：

進風口電堆和出風口電堆分別被置于所述進風通道的進風口處與出風通道的出風口處，

風扇組件位于整套燃料電池系統中心位置，即位于進風口電堆和出風口電堆之間，進風通道連接進風口電堆和風扇組件，出風通道連接風扇組件與出風口電堆，

風扇組件兩側的抽吸與吹送作用，引起空氣流依次通過進風口電堆與出風口電堆，

擾流件被設置于風扇組件的出風側與出風通道之間，

溫度控制裝置包括溫度傳感器和控制單元，

溫度傳感器被設置于所述進風口電堆表面，用于監控電池電堆的表面工作溫度，

控制單元用于接收上述傳感器溫度信息并將根據其生成的控制信號反饋至風扇組件，從而控制所述風扇組件的旋轉方向。

2.根據權利要求1所述的一扇雙堆式空冷燃料電池，其特征在于：

所述一扇雙堆式結構的概念不僅局限于傳統的方形空冷燃料電池電堆的陰極送風，還可應用于其他形式空冷燃料電池中，如環形空冷燃料電池。

3.根據權利要求1所述的一扇雙堆式空冷燃料電池，其特征在于：

所述擾流件被設置于風扇組件與出風通道之間，由風扇吹送的氣流經擾流件擾動后進入送風通道，進一步均勻作用于上述電池出風口側電堆。

4.根據權利要求1所述的一扇雙堆式空冷燃料電池，其特征在于：

所述風扇組件被設置于更靠近進風口電堆的位置，

所述風扇組件的吸風模式的工作距離小于吹風模式的工作距離。

5.根據權利要求1所述的一扇雙堆式空冷燃料電池，其特征在于：

所述進風口電堆功率大于出風口電堆，進風口電堆功率與出風口電堆功率之比大于12：7。

6.根據權利要求1所述的一扇雙堆式空冷燃料電池，其特征在于：

所述出風口電堆的陰極通道包括中部的寬通道(29)和兩側的窄通道(30)。

7.根據權利要求3所述的一扇雙堆式空冷燃料電池，其特征在于：

所述擾流件包括第一、第二與第三同軸心固定套環與第一組和第二組葉片，兩組葉片呈相反方向的螺旋狀均勻排布，第一組葉片排布于第一與第二同軸心套環之間，第二組葉片排布于第二與第三同軸心套環之間，所述風扇組件吹送的氣流經第一與第二組葉片的擾動后形成螺旋式旋渦空氣流，以此改善空氣流的分布均勻性。

8.根據權利要求1-7之一所述的一扇雙堆式空冷燃料電池，其特征在于：

控制單元的溫度閥值被設定為40℃和80℃，

當溫度傳感器檢測到的進風口電堆表面溫度高于80℃時，控制單元控制風扇組件進行反向旋轉，從而使所述空氣流場的方向反轉，上述進風口電堆由位于所空氣流場上游始端轉變為位于所述流場下游末端，進一步地，由于所述空氣流場的下游末端的氧氣濃度較低且空氣濕度較高，導致所述進風口電堆的工作負荷開始減小，從而使得進風口電堆發熱量減小而溫度更快地下降，且

當進風口溫度降至40℃以下時，控制單元控制風扇組件，使風扇組件回復到正向旋轉，

由此，風扇系統對進風口電堆和出風口電堆交替進行吹風模式和吸風模式，從而達到進風口電堆和出風口電堆的水、熱動態平衡。

9.根據權利要求1-7之一所述的一扇雙堆式空冷燃料電池的溫度控制方法，其特征在于包括：

用溫度傳感器檢測所述進風口電堆和出風口電堆的表面溫度數據，

把控制單元的溫度閥值設定為40℃和80℃，

當溫度傳感器檢測到的進風口電堆表面溫度高于80℃時，用控制單元控制風扇組件進行反向旋轉，從而使所述空氣流場的方向反轉，上述進風口電堆由置于所空氣流場上游始端轉變為置于所述流場下游末端，進一步地，由于所述空氣流場的下游末端的氧氣濃度較低且空氣濕度較高，導致所述進風口電堆的工作負荷開始減小，從而使得進風口電堆發熱量減小而溫度更快地下降，

當進風口溫度降至40℃以下時，利用控制單元控制風扇組件，使風扇組件恢復到正向旋轉，由此，風扇系統對進風口電堆和出風口電堆交替進行吹風模式和吸風模式，從而達到進風口電堆和出風口電堆的水、熱動態平衡。