[实用新型]风冷燃料电池单元

说明书

本实用新型公开了风冷燃料电池单元，包括上双极板，所述上双极板的下侧叠合有膜电池组件，所述膜电池组件的下侧叠合安装有下双极板，所述氢气入口和氢气排出口的外端在下双极板和上双极板上环绕设置有密封圈，所述上双极板和下双极板的上侧纵向分布有空气流通通道，所述上双极板和下双极板的下侧横向分布有氢气流通通道，所述氢气流通通道的外围在上双极板和下双极板上环绕设置有密封圈，所述空气流通通道的下端内侧设置有扰流结构，所述氢气流通通道的内侧设置有第二扰流结构，该燃料电池的流道包含若干个扰流凸起，用于打破流体在流场内的边界层，提高气体的传质能力，提高燃料电池的散热能力、反应效率和性能。

技术领域

本实用新型属于燃料电池技术领域，具体为风冷燃料电池单元。

背景技术

继全球能源战略重心调整，氢能源再次冲上历史的风口浪尖，其中尤以氢燃料电池为推广应用的热点。燃料电池作为一种发电技术，可成为汽车等交通工具的动力源，具有使用过程中排放无污染、且续航里程长的特点，其发展前景广阔。对于风冷燃料电池单元而言，包含双极板和膜电极组件，双极板包含阳极侧和阴极侧，氢气通入阳极侧，氧气通入阴极侧，冷却空气也通入阴极侧，因此阴极侧只需通入强对流空气即可，进一步，对于一片单石墨板而言，即包含了两极，一侧为阳极，流通氢气；一侧为阴极，流通空气，此时该单片石墨板也称为双极板。

在现有的技术中，风冷燃料电池的流场被设计成单脉冲的矩形通孔结构，对于氢气和空气等流体来说，在流道的固体壁面附近的薄层中，粘性力的影响较大，现有技术中的通孔结构使得流体的边界层过厚，导致风冷燃料电池传质能力低，传热散热能力差、电堆性能不佳，因此提出了一种风冷燃料电池单元来解决以上问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：为了解决上述提出的问题，提供风冷燃料电池单元。

本实用新型采用的技术方案如下：风冷燃料电池单元，包括上双极板，所述上双极板的下侧叠合有膜电池组件，所述膜电池组件的下侧叠合安装有下双极板，所述上双极板和下双极板的左侧前后端开设有氢气入口，所述上双极板和下双极板的右侧前后端开设有氢气排出口，所述氢气入口和氢气排出口的外端在下双极板和上双极板上环绕设置有密封圈，所述上双极板和下双极板的上侧纵向分布有空气流通通道，所述上双极板和下双极板的下侧横向分布有氢气流通通道，所述氢气流通通道的外围在上双极板和下双极板上环绕设置有密封圈，所述空气流通通道的下端内侧设置有扰流结构，所述氢气流通通道的内侧设置有第二扰流结构。

在一优选的实施方式中，所述空气流通通道为多个，所述空气流通通道均匀的分布在上双极板和下双极板的上侧，所述空气流通通道的相对一侧凸出形成有加强肋。

在一优选的实施方式中，所述氢气流通通道为多个，所述氢气流通通道均匀的分布在上双极板和下双极板的下侧，所述氢气流通通道的相对一侧凸出形成有第二加强肋。

在一优选的实施方式中，所述上双极板与膜电池组件和下双极板整体都为长方体形状，所述上双极板和下双极板整体都为石墨板制成，所述上双极板和下双极板的上下端都包含有阳极侧和阴极侧。

在一优选的实施方式中，所述氢气流通通道的两端位于氢气入口和氢气排出口的内侧，所述氢气流通通道和空气流通通道整体的剖面都为矩形。

在一优选的实施方式中，所述空气流通通道的流通方向为从后往前端流动，所述氢气流通通道的流通方向为从左到右，所述扰流结构和第二扰流结构可为半圆球凸起、半椭圆凸起、圆柱凸起或者长方体凸起。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型中，该结构下的风冷燃料电池电堆体积更小，反应用的氢气杂质更小，一定程度上保护了膜电极，进而延长了电堆的使用寿命。

2、本实用新型中，通过设计氢气流场流道扰流结构、空气流场流道扰流结构，增加了扰流能力、打破了边界层，从而降低了气体粘滞阻力，提高了燃料电池的传质能力和散热量，进而提高了反应效率。