[发明专利]一种具有流动分配功能的燃料电池电堆

说明书

本发明提出的一种具有流动分配功能的燃料电池电堆，包括进气管、出气管、以及设置在所述进气管和所述出气管之间的电池电堆本体；所述进气管的开口端端面延伸出所述电池电堆本体的一端，所述进气管的盲端端面延伸出所述电池电堆本体的另一端。通过在进气管内平行设置第一流道和第二流道，并在进气管的盲端开设第一通孔将第一流道和第二流道连通，从而避免气流在进气管盲端产生涡结构；同时也可以通过调控第一流道和第二流道的气流量比调整气流在燃料电池电堆内的分布，达到有效分配气流的目的。通过在进气管内设置回流道，可以有效地将进气管盲端的气流导出，并补充至进气管的开口端，有效地避免了气流在进气管的盲端产生涡结构。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，特别是涉及一种具有流动分配功能的燃料电池电堆。

背景技术

面对当今国内乃至全球日益严格的尾气排放标准及未来的能源危机，各大汽车厂商都在研发低排放的新能源技术，以适应这一发展趋势。其中，燃料电池汽车是目前各大车企大力研发的领域之一。燃料电池的主体部分是由多个结构相同的单电池堆叠组成。各电池间相互串联以满足工况所需额定电压。作为承载氢氧反应的场所，各单电池进气的量尤为关键。单电池间均匀、良好的气流分配能有效提升电池一致性，改善整堆性能。燃料电池电堆包括金属双极板电堆和石墨电堆，两者的进气通道均采用简单的直流道设计。在恒定流量通气的情况下，气流在通道内不受结构控制，容易出现气流在单电池间分配不均匀的现象。而且，在汽车行驶过程中燃料电池面对的工况更加复杂，例如频繁的启停，快速的负载变化也会影响反应气压、气流量等频繁波动，有可能导致电池电堆的机械性损伤。因此气流的均匀分布有助于延缓燃料电池性能衰减，延长燃料电池的使用寿命。

现有的燃料电池电堆进气口采用直流道设计，只有一端开孔，另一端为盲端，当气流流动至盲端时会产生涡结构，此时气流的流动方式由层流转变为湍流，会消耗气流的动量；而且直流道的进气口在进气过程中会出现靠近进口处气压低，流速高；远离进口处的气压高，流速低的现象，从而造成进入不同的单电池内的气流速度和压力存在较大差异，不同的单电池内的气流流量不均匀，造成燃料电池电堆系统整体压降降低。

发明内容

基于此，本发明提供一种具有流动分配功能的燃料电池电堆，旨在解决现有的燃料电池电堆进气口采用直流道设计时，气流在直流道的盲端产生涡结构，导致流道内的气流的流动方式由层流转变为湍流的问题；而且直流道的进气口在进气过程中会出现靠近进口处气压低，流速高；远离进口处的气压高，流速低的现象，从而造成进入不同的单电池内的气流速度和压力存在较大差异，不同的单电池内的气流流量不均匀，导致燃料电池电堆系统整体压降降低。

为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：

一种具有流动分配功能的燃料电池电堆，包括进气管、出气管、以及设置在所述进气管和所述出气管之间的电池电堆本体；所述进气管与所述出气管平行设置；所述进气管的开口端端面延伸出所述电池电堆本体的一端，所述进气管的盲端端面延伸出所述电池电堆本体的另一端；所述电池电堆本体包括多个并列设置的单电池；所述单电池的进口与所述进气管之间设置有第一连接桥；所述单电池的出口与所述出气管之间设置有第二连接桥。

在本申请中，将进气管的盲端延伸出所述电池电堆本体设置，当气流从进气管的开口端进入，一部分流入单电池内，而未流进单电池的气流会流动至进气管的盲端延伸出电池电堆本体的部分，并通过进气管内相应的流道设计来改变气流的流动，从而避免了进气管与单电池连通的部分产生气流的涡结构，保证了气流在进气管内的层流流动，使得气流能够均匀地分配到燃料电池电堆内，从而保证燃料电池电堆整体压降的均一性。

进一步地，所述进气管内设置有第一流道、第二流道和第一通孔；所述第一流道与所述第二流道平行设置；所述第一流道靠近所述进气管的盲端的一端通过所述第一通孔与所述第二流道连通。

进一步地，所述第一流道的横截面积小于所述第二流道的横截面积。

进一步地，所述第二流道靠近所述电池电堆本体的一侧设置有多个与所述第一连接桥相适配的第一进气接口。