一种燃料电池板流道结构及燃料电池的制作方法

1.本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池板流道结构及燃料电池。


背景技术：

2.燃料电池为一种将储存燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的装置，当向燃料电池供给燃料(还原剂)和氧化剂时，燃料电池可持续发电。相比于火力发电、汽轮机发电等，燃料电池具有可模组化、比功率高等优点，既可以集中发电，也适合分散供电。
3.燃料电池在实际应用上，通常包括燃料储存装置、燃料发电装置和外壳。燃料发电装置通常由多个发电模组堆叠而成，各单元发电模组之间必须形成流道以向发电模组中供给流体燃料及氧化剂(如氢气燃料及氧气)，因此流道的设计影响电池的工作效率。
4.现有的燃料电池内，单元发电模组中的流道呈单向运输，流体从入料口沿直线或曲线单方向流过流道并从出料口流出，燃料在管道内流动的同时进行消耗，燃料越靠近出料口一端，燃料的含量越少，这就使得燃料在管道前后的分布不均匀。若燃料电池的负载增加，管道燃料稀薄处的电化学反应量不足，会引发管道内杂质在单元发电模组的质子交换膜上的铂催化剂发生反应，造成质子交换膜上铂催化剂的损坏，影响单元发电模组的使用，进而影响燃料电池的使用寿命。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术中燃料电池内部单位发电单元的管道走向单一，管道内流体燃料分布不均匀的问题，本实用新型提出一种能够将燃料均匀散布在单位发电模组中的燃料电池板流道结构，基于所述燃料电池板流道结构，本实用新型还公开一种燃料电池。
6.本实用新型通过以下技术方案实现的：
7.一种燃料电池板流道结构，应用于燃料电池中，所述燃料电池包括燃料流通板，所述燃料流通板包括：中心孔、设置在所述燃料流通板上的多个第一流道和多个第二流道；
8.所述燃料流通板通过所述中心孔对外安装；
9.多个所述第一流道呈环状依次设置在所述中心孔外围；所述第二流道从所述中心孔延伸至所述燃料流通板边沿；所述第二流道连通所述中心孔与所述第一流道。
10.进一步的，所述中心孔设置在所述燃料流通板的几何中心。
11.进一步的，多个所述第一流道相互平行并平行于所述燃料流通板的边沿。
12.进一步的，多个所述第一流道的几何中心位于同一点，相邻所述第一流道之间的距离相等。
13.进一步的，所述第二流道呈直线型，相邻所述第二流道之间的夹角相等。
14.进一步的，所述燃料流通板设置有密封圈，所述密封圈设置在所述燃料流通板边沿，所述密封圈封闭所述燃料流通板。
15.一种燃料电池，包括：中心管、安装在所述中心管上的两个集电片和固定在所述集
电片之间的多个发电单元，所述发电单元包括：发泡金属板、燃料流通板、以及固定在所述发泡金属板和所述燃料流通板之间的质子交换膜，所述燃料流通板朝向所述质子交换膜一侧设置有如上述任意一项所述的燃料电池板流道结构；
16.所述燃料流通板通过所述中心孔套装在所述中心管上，所述中心管与所述第二流道连通，流体燃料进入所述第一流道和所述第二流道并接触所述质子交换膜；氧气进入所述发泡金属板并接触所述质子交换膜。
17.进一步的，所述中心管上设置有壁孔，所述第二流道一端开口朝向所述壁孔，流体燃料通过所述壁孔进入所述第二流道。
18.进一步的，所述中心管一端设置有接口，另一端设置有管塞，所述管塞封闭所述中心管的一端，所述中心管通过所述接口与外接管道连通，流体燃料通过所述接口进入所述中心管。
19.本实用新型的有益效果在于：
20.本实用新型所述的燃料电池板流道结构分别设置有第一流道和第二流道，第一流道和第二流道分别呈环状和发散状设置在所述燃料流通板上，当流体燃料通入所述燃料流通板时，流体燃料分别沿所述第二流道进入所述第一流道，并沿所述第一流道均匀散布在所述燃料流通板上，本实用新型通过所述第一流道和所述第二流道，使流体燃料通过多向散布的方式布满所述燃料流通板，相比于现有技术，本实用新型所述燃料电池板流道结构能够避免燃料堆积于入料口一端，燃料在管道内分布不均匀致使发电单元不同位置发电性能产生差异的问题；
21.基于所述燃料电池板流道结构，本实用新型所述燃料电池实现与所述燃料电池板流道结构相同的技术效果。
附图说明
22.图1是本实用新型中燃料电池板的立体结构示意图；
23.图2是本实用新型所述的燃料电池的的立体结构示意图；
24.图3是本实用新型的分解结构示意图；
25.图4是本实用新型中单个发电单元的分解结构示意图。
具体实施方式
26.为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
27.请参考图1，本实用新型公开一种燃料电池板流道结构，应用于燃料电池中，所述燃料电池包括燃料流通板1，所述燃料流通板1包括：中心孔11、设置在所述燃料流通板1上的多个第一流道12和多个第二流道13。所述燃料流通板1通过所述中心孔11对外安装。
28.多个所述第一流道12呈环状依次设置在所述中心孔11外围；所述第二流道13从所述中心孔11延伸至所述燃料流通板1边沿；所述第二流道13连通所述中心孔11与所述第一流道12。
29.在本实施例中，所述燃料流通板1的通过中心孔11对外安装，第一流道12和第二流
道13通过环形和发散性的结构交叉设置在所述燃料流通板1上，使流体燃料以多向运动的方式遍布于所述燃料流通板上，避免了流体燃料单向流入流出易造成燃料在流道内分布不均的问题。
30.所述中心孔11设置在所述燃料流通板1的几何中心。
31.在本实用新型的一个可实现的实施例中，所述燃料流通板1为圆形，所述中心孔11设置在所述燃料流通板1的圆心处。由于所述第一流道12环绕所述中心孔11设置，所述第二流道13以所述中心孔11呈发散型设置，因而所述中心孔11的位置尤为重要。在本实施中，所述中心孔11设置在所述燃料流通板1的中心，可以确保流体燃料在进入燃料流通板1后，以中心孔11为中心均匀分布在所述燃料流通板1上，避免燃料集中堆积于燃料流通板1的一侧。
32.在本实用新型的其它可实现的实施例中，若所述燃料流通板1设置成矩形，则所述中心孔11设置在所述燃料流通板1的角平分线的交点上。
33.多个所述第一流道12相互平行并平行于所述燃料流通板1的边沿。
34.多个所述第一流道12的几何中心位于同一点，相邻所述第一流道12之间的距离相等。
35.在上述的实施例中，以燃料流通板1为圆形为例，多个所述第一流道12呈同心圆设置在所述燃料流通板1上，所述中心孔11设置在所述第一流道12的圆心处。且多个所述第一流道12的半径依次等差增加。而在本实用新型的其它实施例中，若所述燃料流通板1的形状为矩形，则所述第一流道12的形状为矩形，相邻所述第一流道12之间的周长依次等差增加，所述第一流道12对角线的交点与所述燃料流通板1的对角线交点重合。
36.所述第二流道13呈直线型，相邻所述第二流道13之间的夹角相等。
37.所述第二流道13的分布呈发散性分布，流体燃料进入第二流道13中时，即沿多个第二流道13流向燃料流通板1的不同位置；同时，流体燃料流至第一流道12与第二流道13的交点时，流体燃料沿两侧进入第一流道12，实现流体燃料的多向均匀分布的目的。
38.在上述的实施例中，为了确保流体燃料的均匀分布，本实用新型所述的燃料流通板1的优选的形状为圆形，避免燃料流通板1出现角部，呈圆形设置的第一流道12能够保证第一流道12内流体燃料的密度相同，流体燃料均匀分布。同时，所述第二流道13沿所述燃料流通板1的半径分布，使流体燃料呈多向流通的方式进入燃料流通板1，进一步确保流体燃料均匀分布。
39.所述燃料流通板1设置有密封圈14，所述密封圈14设置在所述燃料流通板1边沿，所述密封圈14封闭所述燃料流通板1。密封圈14避免流体燃料沿燃料流通板1的边沿泄漏出燃料电池，保证流体燃料的充分利用，避免浪费或增加流体燃料的消耗。
40.请参考图2至图3，基于所述燃料电池板流道结构，本实用新型还公开一种燃料电池，包括：中心管200、安装在所述中心管200上的两个集电片300和固定在所述集电片300之间的多个发电单元100，所述发电单元100包括：发泡金属板2、燃料流通板1、以及固定在所述发泡金属板2和所述燃料流通板1之间的质子交换膜3，所述燃料流通板1朝向所述质子交换膜3一侧设置有如上述任意一项所述的燃料电池板流道结构。
41.所述燃料流通板1通过所述中心孔11套装在所述中心管200上，所述中心管200与所述第二流道13连通，流体燃料进入所述第一流道12和所述第二流道13并接触所述质子交
换膜3；氧气进入所述发泡金属板2并接触所述质子交换膜3。
42.在本实用新型的一个可实现的实施例中，所述燃料电池为氢燃料电池，所述流体燃料为氢气，氢气在进入燃料电池时，依次经过中心管200、第二流道13、第一流道12分布在燃料流通板1上，质子交换膜3上设置有催化剂，在流通的过程中，氢气与氧气在质子交换膜3上进行电化学反应，燃料电池内产生电子的定向移动，电子集中于所述集电片300上，外接电路通过所述集电片300与所述燃料电池电连接，燃料电池对外接电路供电。
43.在上述的实施例中，流体燃料与氧气在质子交换膜3上的反应过程，质子交换膜3的材质及作用原理，本领域的工作人员通过现有技术即可实现，在本实用新型中不做赘述。
44.具体的，所述中心管200上设置有壁孔201，所述第二流道13一端开口朝向所述壁孔201，流体燃料通过所述壁孔201进入所述第二流道13。
45.所述中心管200一端设置有接口202，另一端设置有管塞203，所述管塞203封闭所述中心管200的一端，所述中心管200通过所述接口202与外接管道连通，流体燃料通过所述接口进入所述中心管200。
46.流体燃料在燃料电池内移动时，仅能通过中心管200经过壁孔201进入燃料流通板1上，密封圈14和管塞203分别对燃料流通板1和中心管200进行封闭，避免流体燃料泄漏。同时，所述发泡金属板2和中心管200之间设置有密封垫片204，所述密封垫片204避免中心管200中的流体燃料从中心管200进入发泡金属板2而直接接触氧气。
47.应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。