一种燃料电池用端板结构及具有该端板结构的燃料电池总成的制作方法

    专利查询2025-11-02  2


    本发明涉及燃料电池领域,具体来说是一种燃料电池用端板结构及具有该端板结构的燃料电池总成。


    背景技术:

    1、随着全球变暖,碳中和的要求尤为迫切,传统燃油动力已经开始逐步过渡至纯电和混动动力以减少排放污染问题,但由于纯电和混动动力的主要来源仍是以火力发电为主,仍有二氧化碳生成。

    2、而氢燃料电池是以氢气与氧气电化学反应产生电和水,达到零排放。

    3、氢燃料电池系统核心部件是电堆,它的性能好坏直接影响氢燃料电池系统运行的可靠性,而电堆端板更是重中之重,它不但是氢气、空气、水等三路的循环聚集地,更是电堆堆芯保持压紧力的核心零件之一。

    4、电堆端板一般分整体式和分体式,整体式结构紧凑,零部件数量较少,分体式灵活多变,易于组合,但零件数量较多,增加制造成本,同时泄露风险也较大。

    5、同时,氢燃料电池反应物是纯氢和空气中的氧气通过质子交换膜进行反应生成,电和水,但由于反应过程中,为保证反应效率氢气有一定过量系数,导致实际氢气反应并不充分,部分氢气会带着生成物水一起排出,如此部分的氢气不加以利用,会造成极大的浪费。

    6、然而该部分氢气虽然可以正常利用,但是因为水含量较高,如果直接利用,容易造成电堆水淹,现有技术一般是选用一个气水分离器对该部分氢气进行处理,降低该部分氢气含水量,但是传统气水分离器多为一个挡板式分离器,挡板式气水分离器虽然具有一定的气水分离作用,但是如果为了保证分离效率以及分离质量,挡板式分离器整体尺寸较大,并且单独板件布置较多,不利于优化集成。

    7、例如专利:202210367621.8-一种气水分离器、燃料电池水管理系统及方法公开的内容。

    8、所以为了改善或解决上述至少一个问题,就需要对现有燃料电池进行设计。


    技术实现思路

    1、本发明的目的是提供一种方便未反应氢气回收的端板结构。

    2、为了实现上述目的,本发明采用的技术方案为:

    3、一种燃料电池用端板结构,包括端板本体;所述端板本体上空气入口、水路入口、氢气出口、氢气入口、空气出口以及水路出口;

    4、所述氢气出口与氢气入口之间设有氢气处理机构;所述氢气处理机构用于燃料电池中电堆外排氢气经过气水分离后再通过氢气入口进入燃料电池的电堆内。

    5、所述氢气处理机构包括气水分离器;所述气水分离器包括气水分离器本体;所述气水分离器本体上设有气水分离器盖板;

    6、所述气水分离器本体上设有分离器氢气进口、分离器氢气出口以及分离器排水口;所述气水分离器本体内设有分水结构。

    7、所述氢气处理机构还包括设置在端板本体上的氢气循环泵;所述气水分离器通过氢气循环泵与端板本体上的氢气入口相连接;所述氢气循环泵与分离器氢气出口相连接;所述氢气循环泵与端板本体上的氢气入口相连接。

    8、所述氢气循环泵通过连通机构与气水分离器相连通;所述连通机构包括设置在端板本体内的连通通道,在氢气循环泵上设有泵体进氢口;所述泵体进氢口通过连通通道与气水分离器上的分离器氢气出口相连通。

    9、所述连通通道与端板本体外侧面相连通,所述连接通道内设有螺塞。

    10、所述端板本体包括金属端板以及塑料端板,所述塑料端板嵌设在金属端板上。

    11、所述空气入口、水路入口靠近塑料端板一端的截面呈异型;

    12、所述空气入口、水路入口远离塑料端板一端的截面呈圆形;所述空气入口、水路入口从异型截面圆滑过度为圆形截面。

    13、所述氢气出口倾斜设置,所述氢气出口与气水分离器上的分离器氢气入口相连接。

    14、所述分水结构包括设置在气水分离器本体内的漩涡分水机构或/和挡板分水机构;燃料电池中电堆外排氢气通过氢气出口、分离器氢气入口进入气水分离器本体内部,再通过漩涡分水机构或/和挡板分水机构进行气水分离。

    15、一种燃料电池总成,包括所述燃料电池用端板结构。

    16、本发明的优点在于:

    17、本发明公开了一种燃料电池用端板结构及具有该端板结构的燃料电池总成。

    18、本发明通过氢气处理机构的设置,可以对氢燃料电池的未反应氢气进行水蒸气、氮气与氢气的分离,能够更好的降低氢气湿度,并且提高后续回收氢气浓度;以完成后续氢气的回收利用。



    技术特征:

    1.一种燃料电池用端板结构,其特征在于,包括端板本体;所述端板本体上空气入口、水路入口、氢气出口、氢气入口、空气出口以及水路出口;

    2.根据权利要求1所述的一种燃料电池用端板结构,其特征在于,所述氢气处理机构包括气水分离器;所述气水分离器包括气水分离器本体;所述气水分离器本体上设有气水分离器盖板;

    3.根据权利要求2所述的一种燃料电池用端板结构,其特征在于,所述氢气处理机构还包括设置在端板本体上的氢气循环泵;所述气水分离器通过氢气循环泵与端板本体上的氢气入口相连接;所述氢气循环泵与分离器氢气出口相连接;所述氢气循环泵与端板本体上的氢气入口相连接。

    4.根据权利要求3所述的一种燃料电池用端板结构,其特征在于,所述氢气循环泵通过连通机构与气水分离器相连通;所述连通机构包括设置在端板本体内的连通通道,在氢气循环泵上设有泵体进氢口;所述泵体进氢口通过连通通道与气水分离器上的分离器氢气出口相连通。

    5.根据权利要求4所述的一种燃料电池用端板结构,其特征在于,所述连通通道与端板本体外侧面相连通,所述连接通道内设有螺塞。

    6.根据权利要求1-5任一项所述的一种燃料电池用端板结构,其特征在于,所述端板本体包括金属端板以及塑料端板,所述塑料端板嵌设在金属端板上。

    7.根据权利要求6所述的一种燃料电池用端板结构,其特征在于,所述空气入口、水路入口靠近塑料端板一端的截面呈异型;

    8.根据权利要求2所述的一种燃料电池用端板结构,其特征在于,所述氢气出口倾斜设置,所述氢气出口与气水分离器上的分离器氢气入口相连接。

    9.根据权利要求2所述的一种燃料电池用端板结构,其特征在于,所述分水结构包括设置在气水分离器本体内的漩涡分水机构或/和挡板分水机构;燃料电池中电堆外排氢气通过氢气出口、分离器氢气入口进入气水分离器本体内部,再通过漩涡分水机构或/和挡板分水机构进行气水分离。

    10.一种燃料电池总成,其特征在于,包括如权利要求1-9任一项所述燃料电池用端板结构。


    技术总结
    本发明涉及燃料电池领域,具体来说是一种燃料电池用端板结构及具有该端板结构的燃料电池总成,包括端板本体;所述端板本体上空气入口、水路入口、氢气出口、氢气入口、空气出口以及水路出口;所述氢气出口与氢气入口之间设有氢气处理机构;所述氢气处理机构用于燃料电池中电堆外排氢气经过气水分离后再通过氢气入口进入燃料电池的电堆内;本发明通过氢气处理机构的设置,可以对氢燃料电池的未反应氢气进行水蒸气、氮气与氢气的分离,能够更好的降低氢气湿度,并且提高后续回收氢气浓度;以完成后续氢气的回收利用。

    技术研发人员:潘陈兵,张志辉,陈大华
    受保护的技术使用者:安徽瑞氢动力科技有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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