[发明专利]一种燃料电池冷却流场板

说明书

本发明公开了一种燃料电池冷却流场板，所述流场板外壁呈圆形，流场板外壁外周布置有流场板外环，流场板上侧布置有变径入口流道，流场板下侧布置有变径出口流道，变径结构的宽度尺寸大于相应入口或出口流道，冷却流场板内一面布置有圆柱形冷却流道。本发明入口流道和出口流道采用变径结构，可避免冷却液在出口处的回流造成的负压，并且在流道内部设置规则分布的圆柱形冷却流道，能够使冷却液均匀地分布在流道内各个位置，使冷却液与双极板各处的换热更加均匀，流动阻力较低。本发明所提出的燃料电池冷却流道可以提高冷却流场板的冷却效果，有效的提高燃料电池的发电效率及耐久性，使冷却液分布较为均匀，减少局部热点的产生，降低冷却液流动阻力。

技术领域

本发明涉及质子交换膜燃料电池技术领域,，具体涉及一种燃料电池冷却流场板。

背景技术

质子交换膜燃料电池是一种低温燃料电池，其工作温度一般在60-85℃，由于其工作温度低、功率密度高、冷启动快、无腐蚀、结构紧凑等优点广泛应用于电动汽车中。均匀的温度分布对质子交换膜燃料电池的工作性能及使用寿命十分重要。在质子交换膜燃料电池中，约有50％的化学能在电化学发电过程中转化为热量，如果不能及时排出，这种反应热会使质子交换膜过热，降低燃料电池工作性能和耐久性。通常，大功率质子交换膜燃料电池采用液态冷却，在电堆中插入冷却板通过循环冷却液来排出电堆中的废热。冷却板的主要作用是使质子交换膜燃料电池保持均匀的温度分布，并降低燃料电池的表面最高温度，减少局部热点的产生，从而提高燃料电池的发电效率及耐久性。增加冷却板中循环冷却液的流速虽然可以使质子交换膜燃料电池实现更均匀的温度分布，但是较高的流速也会增加循环泵的泵送功率，从而降低质子交换膜燃料电池的总效率。冷却流场板的几何形状是提高质子交换膜燃料电池冷却性能的因素之一，如何设计冷却流场板及冷却流道的几何形状,使其冷却效果好且能够降低进出口压差是目前的热点问题之一。现有的冷却流场板大多数为矩形，阻力系数较大，冷却流道大多为直道形流道、蛇形流道或螺旋形流道的冷却结构，冷却效果不理想，冷却液的流动压力损失大，需要较大的泵送功率来实现散热效果。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种燃料电池冷却流场板，解决现有技术中冷却流道冷却效果不理想，冷却液的流动压力损失大的问题。

本发明的技术方案为：

一种燃料电池冷却流场板，所述流场板外壁呈圆形，流场板外壁外周布置有流场板外环，流场板上侧布置有变径入口流道，流场板下侧布置有变径出口流道，变径结构的宽度尺寸大于相应入口或出口流道，冷却流场板内一面布置有圆柱形冷却流道。

圆柱形冷却流道交错分布或平行分布于冷却流场板内。

所述变径入口流道与变径出口流道尺寸及数量相同，上下对称分布或不对称分布。

所述变径结构沿冷却液流动方向的截面为圆弧形或梯形等，且两侧对称设置。

流场板一面设置为圆柱形冷却流道，相对面可设置为氢气流道或空气(氧气)流道，也可仅在一面设置冷却流道，相对面不设置流道。

所述冷却流场板厚度为3mm～5mm，圆柱形冷却流道厚度为0.8mm～2mm，流场板外壁半径为25mm～100mm。

所述圆柱形冷却流道可以根据实际情况布置在不同形式的流场板内，流场板外壁形状优选为弧形。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：