[发明专利]一种变流道低温低压长方形燃料电池

说明书

技术领域

本发明是属于新能源领域，涉及燃料电池技术，具体涉及一种变流道低温低压长方形燃料电池，可应用于燃料电池电动汽车。

背景技术

近年来，由于石油资源的日趋紧张和环境污染的问题，电动汽车已经开始向产业化方向迈进。在各种电动汽车中，燃料电池电动汽车具有节能、环保和能源利用效率高的优点，成为发达国家和各大汽车生产企业技术竞争的目标。目前已有不少展示或示范的燃料电池电动汽车开发出来进行试验。

在燃料电池技术中，为了适于汽车装载使用，车用燃料电池均采用模块式的长方形分组装配方法。因此，每块长方形燃料电池生产用的碳极板上开槽供气体流通。两块碳极板压紧后，槽口的接触面积就是燃料电池的有效工作面积。有效工作面积的大小在一定程度上就决定燃料电池的功率。经文献检索，现有燃料电池中的气体流道均为有方形槽，方形槽与不开槽的实体部分为等分布置设计。

目前，大多数燃料电池的结构都比较简单，存在如下一些不足或缺点：第一，由于碳极板为脆性材料，为了不影响碳极板的强度，碳极板所开方形槽口不可能加大；第二，方形槽截面积处处相等，使气体流道前端气压较高，容易使交换膜变形，甚至破裂，而气体流道后端气压较低，致使气体流速变得很慢，影响工作效率；第三，等截面流道没有考虑到气体的工作效率和气体利用率等因素，因此交换膜各处的工作条件不一致，降低了整个燃料电池的工作能力。

发明内容

本发明目的是：针对上述问题，提出一种新型的变流道低温低压长方形燃料电池，该电池增大了流道体积，提高了结构利用率，增加了燃料电池的有效工作面积，有效解决了燃料电池内部工作不不均匀性的难题，并提高了交换膜的可靠性。

本发明的技术方案是：所述的变流道低温低压长方形燃料电池，包括位于上方的进气管连接板和位于下方的排气管连接板，所述进气管连接板和排气管连接板之间紧压有至少两块上下平行分布的碳极板，且每相邻的两块碳极板之间均夹有交换膜，每块碳极板的上表面和下表面均制有若干条相互平行的且截面呈矩形的槽道，沿所述槽道的长度方向、所述槽道的深度逐渐由深变浅，且每块碳极板上表面槽道的深度变化方向与下表面槽道的深度变化方向相反。

作为优选，所述槽道上任一槽底位置的深度h＝1.5-0.5×(y/L)mm，

其中：h表示所述槽道上任一槽底位置的深度，y表示所述槽底位置距离槽道较深端的距离，L表示槽道的总长度。

作为优选，每块碳极板的上表面和下表面均制有一条进气道和一条排气道，每块碳极板上表面的进气道和排气道均与该块碳极板上表面的所有槽道相连通，每块碳极板下表面的进气道和排气道均与该块碳极板下表面的所有槽道相连通，所述进气道具有进气孔，所述排气道具有排气孔。

作为优选，所述进气管连接板上开设有同侧布置的空气进气管螺纹孔和燃料气体进气管螺纹孔，所述排气管连接板上开有同侧布置的空气排气管螺纹孔和燃料气体排气管螺纹孔。

本发明的优点是：

第一，本发明的燃料电池改变了传统燃料电池碳极板的方形槽等截面流道结构，而采用变截面的方形流道结构，没有影响方形槽底处碳极板的厚度，在不影响碳极板的强度的情况下，增大了流道体积；

第二，相邻两块碳极板压紧后，本燃料电池碳极板结构气体变流道考虑了燃料电池内部的工作状态，提高了燃料电池的功率；

第三，本发明的燃料电池中，连接板的一边开单侧螺纹孔作为进入气体分配结构，另一边开单侧螺纹孔作为排入气体结构，在不影响方形槽底处碳极板厚度的情况下，提高了结构利用率，提高了交换膜的可靠性和燃料电池的工作稳定性；

第四、燃料电池进气管连接板上开单侧螺纹孔作为进入气体分配结构，便于装配。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步介绍：

图1是本发明实施例中碳极板的结构示意图；

图2是本发明实施例中相邻两块碳极板的结构示意图；

图3是本发明实施例中进气管连接板和排气管连接板的结构示意图；

其中：1碳极板，1-1槽道，1-2进气道，1-2-1进气孔，1-3排气道，1-3-1排气孔，2交换膜，3进气管连接板，3-1空气进气管螺纹孔，3-2燃料气体进气管螺纹孔，4排气管连接板，4-1空气排气管螺纹孔，4-2燃料气体排气管螺纹孔，5螺栓连接孔。

具体实施方式