[实用新型]一种燃料电池阴极用湿热交换模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及燃料电池领域，尤其涉及燃料电池阴极湿热交换装置。

背景技术

质子交换膜燃料电池的阴极侧随着操作压力的提升，在气体输送压缩时，气体温度会大幅升高，甚至达到100℃以上，因此在低温质子交换膜燃料电池中需对空气进行预冷，通常配有中冷器；同时根据增湿需求，还配有一个增湿器。现有技术中，有将中冷器和增湿器结合为热湿交换器的介绍。热湿交换器，通过增湿膜、多孔双极板、堇青石等介质，将换热和换湿功能有机结合，完成热湿交换。其不足是：增湿和换热同时进行，增湿能力与换热能力为固有比例，不可调节，不能满足增湿和换热不为固有比例需求的系统。

本实用新型给出一种热湿交换模块的结构，即可以实现低增湿、又可以实现中冷降温，并可以根据低增湿及中冷降温需求进行匹配设计调节。与其他专利不同之处在于，增湿湿度和中冷降温温度都可恰到好处的达到，换热换湿不存在比例关系。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种将阴极中冷器和换湿器相结合的换湿换热装置，可以实现低增湿、又可以实现中冷降温，并可以根据低增湿及中冷降温需求进行匹配设计调节。

本实用新型的技术方案是：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、增湿膜板、冷却水流场板、换热板和胶线，其特征在于：所述上端板和下端板内面开有与空气流场板相同的流场流道，上端板和下端板的四个角的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：在上端板的四个角的位置上开4个透孔，下端板的四个角上不开透孔，或者在下端板的四个角的位置上开4个透孔，上端板的四个角上不开透孔，或者在上端板四个角上的2个角上开有2个透孔，在下端板的与上端板不开透孔的2个角对应的2个角上开2个透孔，或者在上端板的一个角上开有透孔，在下端板的与上端板不开透孔的3个角对应的3个角上开3个透孔，或者在上端板的3个角上开有透孔，在下端板的与上端板不开透孔的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上还是在下端板上，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和空气出口，另一对透孔是水进口和水出口，上端板和下端板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；所述空气流场板和冷却水流场板是与端板形状和大小相同的板，空气流场板和冷却水流场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，空气流场板和冷却水流场板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，空气流场板和冷却水流场板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；所述增湿膜板是与端板形状和大小相同的板，增湿膜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，增湿膜板与空气流场板和冷却水流场板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和水胶线，其中空气胶线与端板内面胶线槽对应或与空气流场板上的胶线槽对应，水胶线与冷却水流场板上的胶线槽对应；所述换热板是导热材料的平板，换热板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、增湿膜板、冷却水流场板、换热板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、增湿膜板、水胶线、冷却水流场板、水胶线、换热板、空气胶线、空气流场板的顺序依次叠装，所述换热不增湿顺序按照空气胶线、换热板、水胶线、冷却水流场板、水胶线、换热板、空气胶线、空气流场板的顺序依次叠装，所述增湿不换热顺序按照空气胶线、增湿膜板、水胶线、冷却水流场板、水胶线、增湿膜板、空气胶线、空气流场板的顺序依次叠装，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和下端板之间叠装若干次，下端板作为一张空气流场板进行叠装，通过固定装置压紧固定，上端板、下端板、空气流场板、增湿膜板、冷却水流场板和换热板之间通过空气胶线和水胶线密封。

本实用新型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。

本实用新型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。

本实用新型所述一种燃料电池阴极用湿热交换模块，其特征在于：所述换热板为铜板或铝板。