[发明专利]一种用于燃料电池电堆的进气组件及燃料电池电堆和散热方法

说明书

本申请公开了一种用于燃料电池电堆的进气组件及燃料电池电堆和散热方法；所述进气组件包括流场板和集流板；所述流场板相对的两个侧面分别为具有流路的侧面I和具有流路的侧面II；所述集流板包括第一集流板和第二集流板，所述第一集流板与侧面I配合，形成流道I；所述第二集流板与侧面II配合形成流道II；本申请的进气组件可保证电堆温度的一致性，同时双泵进料的结构设计能够减轻气泵的工作压力，对气泵的选型以及电堆内每片MEA上物料的平均分配均能够产生积极作用。同时实现风冷高温燃料电池电堆中间双泵单独进料、单独排出阴极空气的功能。

技术领域

本申请涉及一种用于燃料电池电堆的进气组件及燃料电池电堆和散热方法，属于燃料电池技术领域。

背景技术

随着燃料电池行业的发展，燃料电池系统的需求量急剧上升。高比功率的燃料电池系统广泛应用于替代油机发电的固定及可移动发电站、车载电源及单兵作战便携式电源等生活生产中的各个方面。燃料电池发电系统具有污染小、燃料价格低廉、低噪音、高比功率等优点，相比于汽柴油发电设备，燃料电池工作温度一般低于200℃，对环境及操作人员均非常安全，在军用设备上，由于工作温度低噪音小、热辐射远远小于汽柴油等发电设备，因此可为对隐身要求较高的军用设备供电。

高比功率燃料电池系统中核心问题为开发具有高比功率、高一致性、长寿命的燃料电池电堆，电堆的可靠性与一致性是决定电堆寿命的关键因素。电堆是整个燃料电池系统的核心部件，电堆的可靠性直接决定燃料电池系统的可靠性。高温燃料电池电堆反应温度区间在160℃～180℃之间，电堆工作温度的稳定直接影响电堆的一致性和可靠性从而间接影响电堆的寿命。电堆工作过程中自身会产生热量，若不将电堆工作产生的热量及时输送出电堆，随着反应时间的加长，电堆工作温度将会飞温超过正常工作的温度范围，因此高温燃料电池电堆需要通过一种冷却剂将电堆工作过程中产生的废热输送出电堆以外加以利用。风冷电堆以其独特的风冷散热形式，以空气作为阴极物料的同时，更以阴极空气作为电堆热量向外输送的冷却剂。风冷电堆由于冷却剂易获得且冷却剂对电堆的密封性要求低，因此风冷高温燃料电池电堆结构简单、成本低且相比其他冷却剂散热形式的电堆如导热油作为冷却剂的电堆更加可靠。

风冷高温燃料电池电堆优点突出，但空气作为冷却剂也具有一定的局限性。空气相比于导热油等液态冷却剂，空气热容较低，相同流量条件下所能输送的热量低。因此随着风冷高温燃料电池电堆的功率等级的不断提升就需要更大流量的空气作为冷却剂将电堆产生的更多的热量输送出电堆。因此随着风冷高温燃料电池电堆功率等级的提升，对单泵形式的电堆中气泵的要求就越来越高，气泵不仅要有更大的流量，同时随着电堆长度的增加，对电堆气泵的压头也有更高的要求。现有的风冷高温燃料电池电堆阴极进气方式比较单一，均为电堆端板一端以气泵或者空压机为提供阴极气源的设备，随着电堆长度的增加，一端进气的结构使电堆靠近气泵进口一端的MEA上的空气流量大于电堆尾端的空气流量，此种结构造成整个电堆长度方向上的MEA温度不均匀因此在同等反应条件下，MEA的性能会出现较大差别即造成了电堆性能一致性差等问题。

发明内容

基于对现有风冷高温燃料电池结构的分析与改进，发明了一种风冷高温燃料电池电堆阴极中间进料的双泵结构电堆。电堆结构包括两块结构不同的阴、阳极端板，一块电堆阴极进料板，阴、阳极集流板，两块中间集流板分别命名为中间集流板A和中间集流板B，中间板阴极进气管，阴极进气罩板和阴极左电堆排气罩板A、B，阴极右电堆排气罩板A、B，两块电堆绝缘板，6根弹簧和6根螺杆。

本申请的一个方面，提供一种用于燃料电池电堆的进气组件，所述进气组件包括流场板和集流板；

所述流场板相对的两个侧面分别为具有流路的侧面I和具有流路的侧面II；

所述集流板包括第一集流板和第二集流板，所述第一集流板与侧面I配合，形成流道I；所述第二集流板与侧面II配合形成流道II；

所述流场板具有A端和B端；

所述流道I由A端流向B端；