[发明专利]一种极板、燃料电池及燃料电池的换热方法

说明书

本申请涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种极板、燃料电池及燃料电池的换热方法。极板包括：极板本体，具有第一表面和第二表面，第一表面与第二表面分别位于极板本体的两侧，第一表面设有反应区，反应区用于提供进行电化学反应的空间；换热流场，设置于第二表面，换热流场包括入口区和换热区，反应区沿极板本体的厚度方向的投影位于换热区的范围内，换热介质从入口区流向换热区，并与极板本体进行热交换以调节反应区的温度；其中，换热流场还包括过渡区和气室区，入口区和换热区通过过渡区连通，气室区位于换热区的上方，且与过渡区连接，以使换热介质中的气泡在过渡区受浮力上升并进入气室区，从而气泡导致反应区局部过热的问题。

技术领域

本申请涉及燃料电池技术领域，具体而言，涉及一种极板、燃料电池及燃料电池的换热方法。

背景技术

燃料电池一般由多个燃料电池单体堆叠而成，每个燃料电池单体中分别通入反应气体(如氢气或空气)以进行电化学反应并产生电流。每个燃料电池单体包括两个极板，每个极板面向燃料电池单体的内部的一面设有反应区，反应区具有间隔设置的多条凹槽，这些凹槽作为供反应气体流动的气体流道，电化学反应主要发生在反应区附近。

电化学反应过程中将产生热量导致温度升高，影响燃料电池的性能和使用寿命。为保持适宜的温度，目前主要通过在极板面向电池单体的外部的一面设置换热流场，换热介质在换热流场中流动，通过热交换的方式降低燃料电池的温度。其中，在每个极板背离燃料电池单体的内部的一面，气体流道的对应位置为凸起，相邻的两个气体流道之间为凹槽，该凹槽可作为供换热介质流动的换热流道。

实际使用中，存在换热流道堵塞的现象，换热流道堵塞容易引起燃料电池单体局部过热，影响燃料电池的性能和寿命。如何避免换热流道堵塞，防止局部过热，是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

经研究发现，换热介质中有时混合有气泡，气泡进入换热流道后容易堵塞换热流道。

本申请旨在提供一种极板、燃料电池及燃料电池的换热方法，缓解换热流道被气泡堵塞的问题，以免燃料电池局部过热。

本申请的实施例是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种极板，用于燃料电池单体，所述极板包括：

极板本体，具有第一表面和第二表面，所述第一表面与所述第二表面分别位于所述极板本体的两侧，所述第一表面设有反应区，所述反应区用于提供进行电化学反应的空间；

换热流场，设置于所述第二表面，所述换热流场包括入口区和换热区，所述反应区沿所述极板本体的厚度方向的投影位于所述换热区的范围内，所述换热介质从所述入口区流向所述换热区，并与所述极板本体进行热交换以调节所述反应区的温度；

其中，所述换热流场还包括过渡区和气室区，所述入口区和所述换热区通过所述过渡区连通，所述气室区位于所述换热区的上方，且与所述过渡区连接，以使所述换热介质中的气泡在所述过渡区受浮力上升并进入所述气室区。

本申请提供的技术方案中，换热区是与反应区对应的区域，气室区与反应区错开，由于换热介质中的气泡主要进入换热流场的气室区，而进入换热区的换热介质中气泡的含量大大减少，气泡对于反应区的温度影响较小，且换热区的流道不易被气泡堵塞，缓解换热流道被气泡堵塞导致局部过热的问题。

在本申请的一种实施例中，所述极板还包括：

排气流道，设置于所述第二表面，所述排气流道的一端连接所述气室区、另一端连接所述燃料电池的排放歧管。

在上述技术方案中，气室区的气泡通过排气流道独立排出，进一步避免气泡进入换热区造成堵塞。

在本申请的一种实施例中，所述排气流道连接所述燃料电池的排放歧管的一端，高于所述排气流道连接所述气室区的一端。