[实用新型]一种具有强散热效果的风冷燃料电池堆

说明书

本实用新型公开了一种具有强散热效果的风冷燃料电池堆，包括两端板、设于所述两端板间的多个单体电池以及设于相邻所述单体电池之间的散热片，所述散热片通过两端石墨块与相邻单体电池的阴极板、阳极板密封构成散热单元，所述散热片设有冷却流体通道。本实用新型将散热片夹在阴极板和阳极板之间，构成独立的散热单元，组装方便，易于电堆的运行控制；散热片与双极板分开，形状和大小设计灵活，可以满足不同散热需求，显著增加散热面积，提高电堆的散热能力和环境适应能力。与对双极板进行改造相比，不必受限于双极板本身的面积，电堆性能所受影响小，工艺简单，成本低。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体为一种具有强散热效果的风冷燃料电池堆。

背景技术

燃料电池堆由多个单体电池叠加构成。单体电池包含阴极板、阳极板和膜电极。阳极板通入氢气作为燃料，阴极板通入空气作为氧化剂，在负载连通下，氢气和氧气发生反应，产生电能。燃料电池的能量转化效率为50%左右，其余能量以热能形式散失，而温度是影响电池堆性能的关键条件之一，若热量无法及时散失会降低电池堆的使用寿命。因此燃料电池堆运行时，需要冷却介质带走反应产生的热量。

燃料电池常规的冷却方式有水冷型和风冷型，水冷电堆即在各单电池之间插入水冷散热板，通过循环水使电堆降温，这种方式不仅使电池堆结构复杂化，还需增设运行设备如循环水泵和冷却风扇，消耗能量大，因此常用的电堆冷却方式为风冷型。风冷电堆通过冷却空气流经电堆内部起到降温效果，风冷电堆冷却有两种，其一为阴极空气冷却法，阴极流道既为反应气体通道，同时也是冷却流道，阴极空气冷却电堆的结构简单，但是电池的控制很复杂，操作不便；另一种为反应空气与冷却空气分离法，即将反应气体流道和冷却气体流道分开，这种方式电堆体积较第一种大，但能耗小，电堆运行的控制较为简单。

风冷电堆单靠冷空气流动冷却有其局限性，散热空间有限，散热面积小，导致散热所需时间长，散热不均等问题，影响电堆性能。现有技术通过对双极板进行改造增加空气与电堆表面的接触面积，从而加快散热速度。申请号为201120447299.7的中国实用新型专利，公开了一种开放式风冷PEMEFC燃料电池堆，通过在电池堆中的阴极板和阳极板上设多条冷却风流道来加快电池堆的散热速度，但冷却通道直接设置在双极板上，由于板尺寸固定无法根据电池大小来调整散热面积，适用性有限。申请号为201710818235.5的中国发明专利，公开了一种燃料电池电堆，在双极板内部开设散热通道，散热通道为设有支撑主杆和分支，内部多分支结构的双极板与普通双极板相比重量减轻，与空气接触面积明显增大，散热快，但加工要求高，双极板内部中空的的方式使其刚性变差，影响电池性能。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种具有强散热效果的风冷燃料电池堆，具有散热快，组装便捷，加工工艺简单，且可满足不同散热需求的特点。

为达到上述目的，本实用新型采用的具体技术方案如下：

一种具有强散热效果的风冷燃料电池堆，包括两端板、设于所述两端板间的多个单体电池以及设于相邻所述单体电池之间的散热片，所述单体电池包括依次相邻的阴极板、膜电极和阳极板，所述散热片通过两端石墨块与相邻单体电池的阴极板、阳极板密封构成一个散热单元；所述阴极板、阳极板和石墨块设有竖向的氢气流体公共通道和空气流体公共通道，所述散热片设有冷却流体通道，所述阴极板设有空气流场，所述阳极板设有氢气流场。