[发明专利]风冷燃料单电池组件及风冷燃料电池电堆结构

说明书

本发明公开了一种风冷燃料单电池组件及风冷燃料电池电堆结构，包括阳极板、膜电极以及流道板，膜电极与阳极板相贴合，流道板的反应面与膜电极贴合，流道板形成若干向上的凸起单元，凸起单元与膜电极之间形成短流道，流道板的上表面具有冷却面，短流道具有连通至冷却面的短流道入口和/或短流道出口。流道板形成若干向上的凸起单元，凸起单元与膜电极之间形成短流道，短流道具有连通至所述冷却面的短流道入口和/或短流道出口，即可以通过凸起单元与膜电极之间形成的短流道连通至冷却面的设计使得冷却面的空气和反应面的空气可以互相混合冷却，提高散热效率，提升输出功率。

技术领域

本发明涉及燃料电池，特别涉及一种风冷燃料单电池组件及风冷燃料电池电堆结构。

背景技术

目前，燃料电池电堆通常需要配备较为复杂的周边系统用于维持其运行。风冷式燃料电池电堆可以使燃料电池的运行条件大幅度简化，可以满足小功率、便携式系统的使用工况。因此，风冷式燃料电池电堆的优化设计对推动燃料电池的发展是极为重要的。

而现阶段的风冷式燃料电池电堆中空气比热容较低，散热成为制约风冷式燃料电池电堆结构的瓶颈因素，现有技术中有通过对风冷式燃料单电池组件的流道设计实现进行电池冷却，具体分为两种，包括单行流道或波纹结构设计，单行流道空气直接通过，空气利用率低，散热效果不佳；波纹流道设计，虽然改变了空气的经过路线，但是无法通过利用混合冷却的方式提高冷却效率。因此，目前亟需一种新型的风冷燃料单电池组件，解决风冷式燃料电池电堆结构的散热问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中克服现有技术的流道板无法混合冷却的缺陷，提供一种风冷燃料单电池组件及风冷燃料电池电堆结构。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本发明提供一种风冷燃料单电池组件，包括阳极板、膜电极以及流道板，所述膜电极与阳极板相贴合，所述流道板的反应面与所述膜电极贴合，所述流道板形成若干向上的凸起单元，所述凸起单元与所述膜电极之间形成短流道，所述流道板的上表面具有冷却面，所述短流道具有连通至所述冷却面的短流道入口和/或短流道出口。

在本技术方案中，流道板形成若干向上的凸起单元，凸起单元与膜电极之间形成短流道，短流道具有连通至所述冷却面的短流道入口和/或短流道出口，即可以通过凸起单元与膜电极之间形成的短流道连通至冷却面的设计使得冷却面的空气和反应面的空气可以互相混合冷却，提高散热效率，提升输出功率。

较佳地，所述流道板具有面向空气入口的空气进入侧和面向空气出口的空气流出侧，若干短流道沿空气流动的方向分为若干排，每排所述短流道首尾相对应而形成一反应流道。

在本技术方案中，若干排反应流道分布在流道板上，可以保证空气充分与流道板接触，使得空气均匀有效的通过流道板的反应面和冷却面。

较佳地，所述风冷燃料单电池组件的两端分别分布有氢气入口和氢气出口，所述空气入口和所述空气出口的延长线与氢气运动的方向相垂直。

在本技术方案中，空气入口和空气出口的延长线与氢气运动的方向相垂直，使得空气整体流动方向与氢气运动的方向交叉，提高空气的散热效率。

较佳地，所述反应流道的首尾所述短流道分别与所述流道板的侧边缘夹角为锐角，单个所述反应流道的相邻所述短流道之间的夹角为钝角。

在本技术方案中，反应流道的首尾所述短流道分别与所述流道板的侧边缘夹角为锐角，使得空气具有一定角度进入和流出流道板，增加空气在流道板内的停留时间，单个反应流道的相邻短流道之间的夹角为钝角，使得空气在流道板内的流动路径增加，增加湍流，保障换热效率。

较佳地，单个所述反应流道的相邻所述短流道入口和短流道出口相对应。