燃料电池及其内部的变截面歧管的制作方法

1.本发明涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种燃料电池及其内部的变截面歧管。


背景技术：

2.燃料电池是一种以氢为最佳燃料，不经过燃烧过程而直接以电化学反应的方式，将燃料和氧化剂中的化学能转化为电能的高效能量转换发电装置，具有工作温度较低、启动时间短、功率密度高，负载响应快、无电解液流失等特点。
3.其中，燃料电池由多片双极板层叠构成，但随着反应的进行，氢氧混合气被逐渐消耗，从而导致在远离进气歧管口的一端，氢氧混合气的压力越来越小，进而导致双极板因为得不到足够压力的反应气，双极板的性能降低，最终影响整个燃料电池的整体性能。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明提出一种燃料电池及其内部的变截面歧管，该燃料电池可以保证双极板模组能够进行充分的转换发电反应。
5.根据本发明实施例的燃料电池及其内部的变截面歧管，燃料电池包括：双极板模组、上端板、下端板以及变截面歧管，所述双极板模组包括多个层叠间隔设置的双极板，所述上端板位于所述双极板模组的上端，所述上端板设有进气歧管口，所述下端板位于所述双极板模组的下端，所述下端板设有放气歧管口，所述变截面歧管具有沿所述变截面歧管的长度方向贯穿的反应物通道，且所述变截面歧管朝向所述双极板模组的一侧设有排气歧管口，所述变截面歧管的上端与所述进气歧管口相连，所述变截面歧管的下端与所述放气歧管口相连，所述变截面歧管贯穿所述双极板模组，所述变截面歧管的横截面面积自所述进气歧管口向所述放气歧管口的方向逐渐变小。
6.进一步地，所述进气歧管口处设有上端板卡接部，所述变截面歧管的上端设有适于与所述上端板卡接部卡接配合的第一管套卡接部，所述放气歧管口处设有下端板卡接部，所述变截面歧管的下端设有适于与所述下端板卡接部卡接配合的第二管套卡接部。
7.进一步地，所述上端板卡接部以及所述第一管套卡接部中的其中一个为限位凹槽，另一个为限位凸起；
8.所述下端板卡接部以及所述第二管套卡接部中的其中一个为限位凹槽，另一个为限位凸起；
9.所述限位凹槽适于与所述限位凸起插接配合。
10.具体地，所述双极板设有管套口，所述变截面歧管适于穿设所述管套口。
11.进一步地，所述管套口与所述变截面歧管中的其中一个设有卡位凸起，所述管套口与所述变截面歧管中的另外一个设有卡位凹槽，所述卡位凸起适于与所述卡位凹槽卡接配合。
12.具体地，所述进气歧管口包括：氢气进气歧管口与氧气进气歧管口，所述放气歧管
口包括：氢气放气歧管口与氧气放气歧管口，所述变截面歧管包括：氢气歧管与氧气歧管，所述反应物通道包括：氢气通道与氧气通道，所述氢气通道位于所述氢气歧管中，所述氧气通道位于所述氧气歧管中，所述氢气通道与所述氢气进气歧管口以及所述氢气放气歧管口相连通，所述氧气通道与所述氧气进气歧管口以及所述氧气放气歧管口相连通。
13.进一步地，所述氧气通道的容积大于所述氢气通道的容积。
14.具体地，所述氢气歧管的数量为两个，其中一个所述氢气歧管位于所述双极板模组的一侧，另外一个所述氢气歧管位于所述双极板模组的另外一侧；所述氧气歧管的数量为两个，其中一个所述氧气歧管位于所述双极板模组的一侧，另外一个所述氧气通道位于所述双极板模组的另外一侧。
15.进一步地，所述氢气歧管与所述氧气歧管相对设置或相邻设置。
16.相对于现有技术，本发明所述的燃料电池及其内部的变截面歧管具有以下优势：
17.根据本发明实施例的燃料电池及其内部的变截面歧管，变截面歧管的上端与上端板的进气歧管口相连，下端与下端板的放气歧管口相连，变截面歧管内部形成有反应物通道，且朝向双极板模组一侧设有排气歧管口，变截面歧管的横截面面积自进气歧管口向放气歧管口的方向逐渐变小，因此，反应物通道排向双极板的反应物随着远离进气歧管口的方向逐渐减少，从而可以保证反应物通道内的反应物压力保持一致，使位于上端与位于下端的双极板均可以具有反应物进行化学反应，进而可以提高燃料电池的整体性能。
18.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
19.图1是燃料电池的拆解示意图；
20.图2是上端板的示意图；
21.图3是双极板的示意图；
22.图4是氢气歧管的示意图；
23.图5是氧气歧管的示意图。
24.附图标记：
25.燃料电池10、双极板模组1、双极板11、氢气口121、氧气口122、上端板2、上端板卡接部21、下端板3、下端板卡接部31、氢气进气歧管口41、氧气进气歧管口42、卡位凸起51、卡位凹槽52、氢气歧管6、氢气通道61、氢气排气歧管口62、氧气歧管7、氧气通道71、氧气排气歧管口72。
具体实施方式
26.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
27.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不
是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
28.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
29.下面结合图1-图5详细描述根据本发明实施例的燃料电池10。
30.参照图1所示，根据本发明实施例的燃料电池10及其内部的变截面歧管，燃料电池10 可以包括：双极板模组1、上端板2、下端板3以及变截面歧管，双极板模组1包括多个层叠间隔设置的双极板11，上端板2位于双极板模组1的上端，所述上端板2设有进气歧管口，下端板3位于双极板模组1的下端，下端板3设有放气歧管口，从而保证燃料电池10 可以对双极板模组1提供所需的反应物，保证燃料电池10可以提供电能。
31.另外，需要说明的是，反应物是指氢氧混合气，从而保证双极板11可以进行化学反应。
32.进一步地，如图1所示，变截面歧管具有沿变截面歧管的长度方向贯穿的反应物通道，且变截面歧管朝向双极板模组1的一侧设有排气歧管口，变截面歧管的上端与进气歧管口相连，变截面歧管的下端与放气歧管口相连，变截面歧管贯穿双极板模组1，变截面歧管的横截面面积自进气歧管口向放气歧管口的方向逐渐变小。
33.在具体实施例中，双极板模组1包括双极板模组叠部分包括多个层叠间隔设置的mea 模块，每个mea模块位于双极板11之间，反应物从进气歧管口进入到变截面歧管的反应物通道中，因此，反应物可以从变截面歧管的排气歧管口排向双极板模组1，从而保证燃料电池10可以进行化学反应。并且，多余的反应物还可以从反应物通道流向放气歧管口，从而保证多余的反应物可以从燃料电池10排向外界。
34.并且，由于变截面歧管的横截面面积自进气歧管口向放气歧管口的方向逐渐变小，因此，反应物通道排向双极板11的反应物随着远离进气歧管口的方向逐渐减少，从而可以保证反应物通道内的反应物压力保持一致，使位于上端与位于下端的双极板11均可以具有反应物进行化学反应，进而可以提高燃料电池10的整体性能。
35.根据本发明实施例的燃料电池10，变截面歧管的上端与上端板2的进气歧管口相连，下端与下端板3的放气歧管口相连，变截面歧管内部形成有反应物通道，且朝向双极板模组1一侧设有排气歧管口，变截面歧管的横截面面积自进气歧管口向放气歧管口的方向逐渐变小，因此，反应物通道排向双极板11的反应物随着远离进气歧管口的方向逐渐减少，从而可以保证反应物通道内的反应物压力保持一致，使位于上端与位于下端的双极板11均可以具有反应物进行化学反应，进而可以提高燃料电池10的整体性能。
36.进一步地，如图1、图4-图5所示，燃料电池10还可以包括：变截面歧管，变截面歧管具有凹槽，凹槽沿变截面歧管的长度方向贯穿变截面歧管，且凹槽的内部形成为反应物通道，凹槽的开口处形成为排气歧管口，也就是说，变截面歧管作为反应物通道的载体，通过在变截面歧管设置凹槽，从而形成反应物通道，并且凹槽的开口处为排气歧管口，从而保证变截面歧管可以对反应物进行导流、排放。
37.进一步地，如图1所示，变截面歧管的上端与上端板2相连，变截面歧管的下端与下端板3相连，变截面歧管贯穿双极板模组1，凹槽的横截面面积自进气歧管口向远离进气歧管口的方向逐渐变小，从而保证排气歧管口的宽度自进气歧管口向远离进气歧管口的方向逐渐变窄，进而可以保证反应物通道内的反应物压力保持一致。
38.并且，变截面歧管还可以起到对双极板模组1进行支撑的作用，保证上端板2与下端板3可以位于双极板模组1的上下两端。
39.进一步地，如图1-图2所示，上端板2设有上端板卡接部21，变截面歧管的上端设有适于与上端板卡接部21卡接配合的第一管套卡接部，下端板3设有下端板卡接部31，变截面歧管的下端设有适于与下端板卡接部31卡接配合的第二管套卡接部，进气歧管口位于上端板卡接部21或下端板卡接部31处，从而保证变截面歧管可以与上端板2以及下端板 3相连，并且保证反应物可以从进气歧管口进入到变截面歧管。
40.在图1、图4-图5所示的实施例中，第一管套卡接部为变截面歧管的上端，第二管套卡接部为变截面歧管的下端。
41.进一步地，如图1-图2所示，上端板卡接部21以及第一管套卡接部中的其中一个为限位凹槽，另一个为限位凸起，下端板卡接部31以及第二管套卡接部中的其中一个为限位凹槽，另一个为限位凸起，限位凹槽适于与限位凸起插接配合
42.也就是说，上端板2与变截面歧管以及下端板3与变截面歧管通过限位凹槽与限位凸起配合，实现上端板2与变截面歧管以及下端板3与变截面歧管的连接，可以保证上端板 2与变截面歧管以及下端板3与变截面歧管的连接便捷、可靠。
43.具体地，如图1、图3所示，双极板11设有管套口，变截面歧管适于穿设管套口，从而保证变截面歧管可以对双极板11进行支撑，进而保证双极板模组1可以处于上端板2与下端板3之间。
44.进一步地，如图3-图5所示，管套口与变截面歧管中的其中一个设有卡位凸起51，管套口与变截面歧管中的另外一个设有卡位凹槽52，卡位凸起51适于与卡位凹槽52卡接配合。
45.因此，通过卡位凸起51与卡位凹槽52的卡接配合，从而保证双极板11之间可以实现均布间隔设置，保证相邻两个双极板11之间具有与反应物接触的空间，使双极板11能够充分的进行化学反应，进而保证燃料电池10的性能较好。
46.其中，在图3-图5所示的实施例中，管套口设有卡位凹槽52，变截面歧管设有卡位凸起51，并且，卡位凹槽52与卡位凸起51的数量可以为多个，从而可以保证变截面歧管与双极板11的卡接配合的可靠性高。
47.优选地，如图2、图4-图5所示，位于变截面歧管上的卡位凸起51可以为贯穿式，即卡位凸起51沿变截面歧管的长度方向贯穿式设置，因此，在上端板2的上端板卡接部21 处，以及下端板3的下端板卡接部31设有适于与卡位凸起51的凹槽，从而可以进一步地提高变截面歧管与上端板2以及下端板3配合的稳定性以及可靠性。
48.具体地，如图2所示，进气歧管口可以包括：氢气进气歧管口41与氧气进气歧管口42，放气歧管口包括：氢气放气歧管口41与氧气放气歧管口42，变截面歧管包括：氢气歧管6 与氧气歧管7，反应物通道包括：氢气通道61与氧气通道71，氢气通道61位于氢气歧管 6中，氧气通道71位于氧气歧管7中，氢气通道61与氢气进气歧管口41以及氢气放气歧管口相连
通，氧气通道71与氧气进气歧管口42以及氧气放气歧管口相连通。
49.也就是说，氢气与氧气分别单独进行供应，随后在双极板11之间的间隙中进行混合，并且设有与氢气进气歧管口41连通的氢气通道61，以及与氧气进气歧管口42连通的氧气通道71。
50.另外，对应的，双极板11上的管套口包括：适于氢气歧管6穿设的氢气口121，以及氧气歧管7穿设的氧气口122，从而保证氢气歧管6与氧气歧管7的可以穿设双极板11。
51.进一步地，如图4-图5所示，氧气通道71的容积大于氢气通道61的容积，从而保证氧气与氢气的混合比例正常。
52.具体地，如图1所示，氢气歧管6的数量为两个，其中一个氢气歧管6位于双极板模组1的一侧，另外一个氢气歧管6位于所述双极板模组1的另外一侧；氧气歧管7的数量为两个，其中一个氧气歧管7位于双极板模组1的一侧，另外一个氧气通道71位于双极板模组1的另外一侧。
53.进一步地，氢气歧管6与氧气歧管7相对设置或相邻设置，也就是说，氢气歧管6与氧气歧管7可以位于双极板模组1的同一侧，当然，氢气歧管6与氧气歧管7也可以位于双极板模组1的相对侧。
54.其中，当氢气歧管6与氧气歧管7位于双极板模组1的同一侧时，相对两侧的氢气歧管6以及相对两侧的氧气歧管7可以实现互通。
55.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
56.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。