[发明专利]一种燃料电池阴极用湿热交换模块

权利要求书

1.一种燃料电池阴极用湿热交换模块，包括上下端板和叠装于上下端板之间的空气流场板(7)、增湿膜板(3)、冷却水流场板(5)、换热板(6)和胶线，其特征在于：所述上端板(1)和下端板(8)内面开有与空气流场板相同的流场流道，上端板(1)和下端板(8)的四个角的8个位置上可选择性的开有4个透孔，所述可选择性的开有的4个透孔包括：在上端板(1)的四个角的位置上开4个透孔，下端板(8)的四个角上不开透孔，或者在下端板(8)的四个角的位置上开4个透孔，上端板(1)的四个角上不开透孔，或者在上端板(1)四个角上的2个角上开有2个透孔，在下端板(8)的与上端板(1)不开透孔的2个角对应的2个角上开2个透孔，或者在上端板(1)的一个角上开有透孔，在下端板(8)的与上端板(1)不开透孔的3个角对应的3个角上开3个透孔，或者在上端板(1)的3个角上开有透孔，在下端板(8)的与上端板(1)不开透孔的1个角对应的1个角上开1个透孔，即四个角位置上每个角上有1个通孔，不论通孔开在上端板(1)上还是在下端板(8)上，其中一对对角的透孔与内面的流场流道之间开有与流场流道连通的分配流道，设有分配流道的一对透孔分别是空气进口(9)和空气出口(11)，另一对透孔是水进口(10)和水出口(12)，上端板(1)和下端板(8)流场流道边缘设有胶线槽，一对不设分配流道的对角的透孔的周边上设有胶线槽；所述空气流场板(7)和冷却水流场板(5)是与端板形状和大小相同的板，空气流场板(7)和冷却水流场板(5)的四个角位置开有与上端板和下端板四个角位置的透孔相对应透孔，空气流场板(7)和冷却水流场板(5)的中间部分设有流体流动的流场流道，流场流道与一对角上的透孔之间设有分配流道，分配流道与流场流道连通，空气流场板(7)和冷却水流场板(5)流场流道边缘设有胶线槽，一对不设分配流道的对角的透孔的周边上设有胶线槽；所述增湿膜板(3)是与端板形状和大小相同的板，增湿膜板(3)的四个角位置开有与上端板和下端板四个角位置的透孔相对应透孔，增湿膜板(3)与空气流场板(7)和冷却水流场板(5)中间流场流道相对应的部分是增湿膜；所述胶线包括空气胶线(2)和水胶线(4)，其中空气胶线(2)与端板内面胶线槽对应或与空气流场板(7)上的胶线槽对应，水胶线(4)与冷却水流场板(5)上的胶线槽对应；所述换热板(6)是导热材料的平板，换热板(6)与端板形状和大小相同，换热板的四个角位置开有与上端板和下端板四个角位置的透孔相对应透孔；所述空气流场板(7)、增湿膜板(3)、冷却水流场板(5)、换热板(6)和胶线叠装顺序包括增湿换热共有顺序、换热不增湿顺序和增湿不换热顺序，所述增湿换热共有顺序按照空气胶线(2)、增湿膜板(3)、水胶线(4)、冷却水流场板(5)、水胶线(4)、换热板(6)、空气胶线(2)、空气流场板(7)的顺序依次叠装，所述换热不增湿顺序按照空气胶线(2)、换热板(6)、水胶线(4)、冷却水流场板(5)、水胶线(4)、换热板(6)、空气胶线(2)、空气流场板(7)的顺序依次叠装，所述增湿不换热顺序按照空气胶线(2)、增湿膜板(3)、水胶线(4)、冷却水流场板(5)、水胶线(4)、增湿膜板(3)、空气胶线(2)、空气流场板(7)的顺序依次叠装，将增湿换热共有顺序、换热不增湿顺序和增湿不换热顺序按需要间隔着在上端板(1)和下端板(8)之间叠装若干次，下端板(8)作为一张空气流场板(7)进行叠装，通过固定装置压紧固定，上端板(1)、下端板(8)、空气流场板(7)、增湿膜板(3)、冷却水流场板(5)和换热板(6)之间通过空气胶线(2)和水胶线(4)密封。

2.根据权利要求1所述一种燃料电池阴极用湿热交换模块，其特征在于：所述增湿膜是亲水不透气薄膜。

3.根据权利要求2所述一种燃料电池阴极用湿热交换模块，其特征在于：所述增湿膜为Nafion膜，PDMS/PP膜或SPEEK/PP膜。

4.根据权利要求1所述一种燃料电池阴极用湿热交换模块，其特征在于：所述换热板(6)为铜板或铝板。

5.根据权利要求1所述一种燃料电池阴极用湿热交换模块，其特征在于：所述空气流场板(7)和冷却水流场板(5)流场流道为镂空流道。

6.权利要求1所述一种燃料电池阴极用湿热交换模块的增湿和换热的匹配方法，其特征在于：所述增湿和换热的匹配方法为：按增湿需求确定增湿面积及增湿膜板数N₁，按换热需求确定换热面积及换热板数N₂；

1)当N₁＝N₂时，在上端板(1)和下端板(8)之间叠装增湿换热共有顺序N₁次；

2)当N₁＞N₂时，在上端板(1)和下端板(8)之间叠装增湿换热共有顺序N₂次，增湿不换热顺序(N₁-N₂)/2次；

3)当N₁＜N₂时，在上端板(1)和下端板(8)之间叠装增湿换热共有顺序N₁次，换热不增湿顺序(N₂-N₁)/2次。