一種燃料電池散熱流場板的制作方法
【專利摘要】一種燃料電池散熱流場板，包括入口流道、板脊和出口流道。入口流道位于板脊的頂部，出口流道位于板脊的底部，所述板脊包括中間流道，中間流道鄰近入口流道的一端設置有入口導流道，中間流道鄰近出口流道的一端設置有出口匯流道。所述板脊還包括入口分配槽和出口匯流槽，所述入口分配槽包括入口阻流塊，入口阻流塊位于導熱介質流出入口流道的出口處；所述出口匯流槽包括出口阻流塊，出口阻流塊位于導熱介質流入出口流道的入口處。本實用新型散熱流道中導熱介質分配均勻且流通順暢，冷卻范圍覆蓋所有的產熱面積并及時將燃料堆產生的熱量帶出，解決了局部熱量過高導致的質子交換膜等元件受損、電功率密度降低等問題，降低了燃料電池的使用成本。
【專利說明】一種燃料電池散熱流場板
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及燃料電池領域，具體是涉及一種燃料電池散熱流場板。
【背景技術】
[0002]燃料電池是一種將燃料及氧化劑通過電化學反應轉化成電能和反應產物的裝置，燃料電池具有環境友好、設備體積較小、噪音較低和能量轉化效率較高的優點，在日常生活、工業和軍事領域中得到廣泛應用。
[0003]質子交換膜燃料電池是一種應用比較廣泛的燃料電池，現有的質子交換膜燃料電池中包括流場板、質子交換膜和質子交換膜兩側的陽極和陰極。
[0004]為了使得質子交換膜電池處于高性能的工作狀態，除了保證充足的燃料供應、充足的氧化劑供應、及時排出電堆生成的水外，還必須及時排出燃料電池工作時產生的熱量、保持膜電極各點的性能一致。燃料電池內部積聚過多的熱量將導致質子交換膜的脫水，降低發電功率密度，嚴重時將質子交換膜燒損；而流場中各處的阻力不一致會導致膜電極各點實際性能差異較大，嚴重時會使膜電極中局部過熱，甚至燒穿質子交換膜，使燃料電池失效。
[0005]現階段所采取的措施是在燃料電池的電池堆中設置散熱流場板，所用散熱流場板包括入口通道、入口流道、入口導流道、中間流道、中間匯流區、出口匯流道、出口流道和出口通道。
[0006]現有的散熱流場板在使用時，存在以下缺陷:
[0007](I)導熱介質經過入口通道沿入口流道進入散熱流場板向入口導流道擴散時，由于入口流道方向與中間流道的方向不完全一致，因此導熱介質在中間流場不能均勻分布。這樣會導致散熱場內部的導熱介質的流速、壓力和阻力不能保持統一，最終散熱場的內部會出現局部溫度過高的情況，從而使得散熱栗的功率消耗增加，降低了燃料電池的發電功率密度，增加了燃料電池的使用成本。
[0008](2)導熱介質在流經出口匯流道進入出口流道時，從出口匯流道不同流道中流出的導熱介質的流動方向不同，這些流動方向不同的導熱介質會相互沖擊，在出口流道處發生擁堵，導致帶有大量熱量的導熱介質不能及時排出，從而使得散熱場內部的溫度不能保持在正常工作溫度。一旦出現這種情況，燃料電池內部的質子交換膜等元件會受到影響，進而降低了燃料電池的電源系統的能量轉換效率、產品的性能指標，縮短了燃料電池的實用壽命，增加了燃料電池的使用成本。
實用新型內容
[0009]針對現有技術中存在的缺陷，本實用新型的目的在于提供一種燃料電池散熱流場板，這種流場板不僅可以保持流場內部阻力一致、散熱及時，而且可有效降低燃料電池的使用成本。
[0010]為達到以上目的，本實用新型采取的技術方案是:一種燃料電池散熱流場板，包括入口流道、板脊和出口流道，入口流道位于板脊的頂部，出口流道位于板脊的底部，所述板脊包括中間流道，中間流道鄰近入口流道的一端設置有入口導流道，中間流道鄰近出口流道的一端設置有出口匯流道，其特征在于:所述板脊還包括入口分配槽和出口匯流槽，所述入口分配槽包括入口阻流塊，入口阻流塊位于導熱介質流出入口流道的出口處；所述出口匯流槽包括出口阻流塊，出口阻流塊位于導熱介質流入出口流道的入口處。
[0011]在上述技術方案的基礎上，所述板脊還包括中間匯流區，所述中間匯流區位于中間流道的中心與出口匯流道之間。
[0012]在上述技術方案的基礎上，所述入口阻流塊沿板脊的中心對稱設置。
[0013]在上述技術方案的基礎上，所述入口阻流塊的數量為4個。
[0014]在上述技術方案的基礎上，所述中間匯流區沿板脊的中心對稱設置。
[0015]在上述技術方案的基礎上，所述出口阻流塊沿板脊的中心對稱設置。
[0016]在上述技術方案的基礎上，所述出口阻流塊的數量為4個。
[0017]在上述技術方案的基礎上，所述入口阻流塊為三角形，所述的出口阻流塊為三角形。
[0018]在上述技術方案的基礎上，還包括入口通道和出口通道。
[0019]在上述技術方案的基礎上，所述入口通道底部設置有2個以上的入口流道。
[0020]與現有技術相比，本實用新型的優點在于:
[0021](I)本實用新型的流場板包括中間匯流區，中間匯流區的設置平衡了整個散熱場種液體流速和壓降，使燃料電池內部阻力一致，解決了燃料電池內部局部溫度過高的問題。
[0022](2)本實用新型的流場板包括出口匯流槽，出口匯流槽的設置可以保證冷卻介質均勻的流出散熱流道，避免了液體擁堵和回流的發生，使流場板中的冷卻介質可以順利流通，及時將燃料堆產生的熱量帶出，使燃料電池可以正常工作。
[0023](3)本實用新型的流場板包括入口分配槽，入口分配槽的設置可以保證散熱流道中冷卻介質分配均勻，使冷卻范圍覆蓋所有的產熱區域，解決了局部熱量過高引起的質子交換膜等原件受損、電功率密度降低等問題。提高了冷卻效率、降低了燃料電池的使用成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1為一種燃料電池散熱流場板的結構示意圖。
[0025]圖中:1_入口通道，2-入口流道，3-入口阻流塊，4-中間匯流區，5-出口匯流道，6-出口流道，7-出口通道，8-入口分配槽，9-入口導流道，10-中間流道，11-板脊，12-出口阻流塊，13-出口匯流槽。
【具體實施方式】
[0026]以下結合附圖對本實用新型的實施例作進一步詳細說明。
[0027]參見圖1所示，本實用新型實施例中的燃料電池的散熱流場板，包括入口通道1、入口流道2、入口分配槽8、板脊11、中間匯流區4、出口匯流槽13、出口流道6和出口通道
7。入口流道2位于板脊11的頂部，出口流道6位于板脊11的底部，板脊11包括中間流道10，中間流道10鄰近入口流道2的一端設置有入口分區9，中間流道10鄰近出口流道6的一端設置有出口匯流道5。入口分配槽8包括入口阻流塊3，入口阻流塊3位于導熱介質流出入口流道2的出口處沖間匯流區4位于中間流道10的中心與出口匯流道5之間；入口分區9、中間流道10、板脊11、中間匯流區4、出口匯流道5、出口匯流槽13包括出口阻流塊12，出口阻流塊12位于導熱介質流入出口流道6的入口處。
[0028]入口阻流塊3沿板脊11的中心對稱設置；中間匯流區4沿板脊11的中心對稱設置，中間匯流區4的個數和所涉及的中間流道10數目與流場板的寬度有關；出口阻流塊12沿板脊11的中心對稱設置。
[0029]本實施例中，入口分配槽8包括4個入口阻流塊3，入口阻流塊3為三角形；出口匯流槽13包括4個出口阻流塊12，出口阻流塊12為三角形。在實際應用中，入口阻流塊3、出口阻流塊12的數量和形狀可以根據用戶的不同需求設定。
[0030]入口通道I的寬度是整個發熱面積寬度的I / 3，入口通道I的底部設置有2個以上的入口流道2，導熱介質流出入口流道2后，進入入口分配槽8，入口分配槽8將導熱介質分配到入口分區9，經過入口分區9后導熱介質可以均勻分配到中間流道10中，使冷卻范圍覆蓋所有產熱的區域，解決了局部熱量過高的問題。
[0031]中間匯流區4將分布在流場板中間與兩邊的中間流道10打通，平衡了整個散熱場中液體的流速和壓降解決了導熱介質在中間部分的流場中壓力小、流速快的問題。
[0032]導熱介質流經中間匯流區4后流入出口流道6，出口流道6的尺寸小于出口匯流道5的流道截面積，容易導致流出的導熱介質發生擁堵，出口匯流槽13的設置可以保證導熱介質順利地流出出口流道6，及時將燃料堆產生的熱量帶出，保證燃料電池可以正常工作。
[0033]本實用新型不僅局限于上述最佳實施方式，任何人在本實用新型的啟示下都可得出其他各種形式的產品，但不論在其形狀或結構上作任何變化，凡是具有與本實用新型相同或相近似的技術方案，均在其保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種燃料電池散熱流場板，包括入口流道(2)、板脊(11)和出口流道(6)，入口流道(2)位于板脊(11)的頂部，出口流道(6)位于板脊(11)的底部，所述板脊(11)包括中間流道(10)，中間流道(10)鄰近入口流道⑵的一端設置有入口導流道(9)，中間流道(10)鄰近出口流道(6)的一端設置有出口匯流道(5)，其特征在于:所述板脊(11)還包括入口分配槽(8)和出口匯流槽(13)，所述入口分配槽(8)包括入口阻流塊(3)，入口阻流塊(3)位于導熱介質流出入口流道⑵的出口處；所述出口匯流槽(13)包括出口阻流塊(12)，出口阻流塊(12)位于導熱介質流入出口流道(6)的入口處。
2.如權利要求1所述的燃料電池散熱流場板，其特征在于:所述板脊(11)還包括中間匯流區(4)，所述中間匯流區⑷位于中間流道(10)的中心與出口匯流道(5)之間。
3.如權利要求1所述的燃料電池散熱流場板，其特征在于:所述入口阻流塊(3)沿板脊(11)的中心對稱設置。
4.如權利要求1所述的燃料電池散熱流場板，其特征在于:所述入口阻流塊(3)的數量為4個。
5.如權利要求1所述的燃料電池散熱流場板，其特征在于:所述中間匯流區(4)沿板脊(11)的中心對稱設置。
6.如權利要求1所述的燃料電池散熱流場板，其特征在于:所述出口阻流塊(12)沿板脊(11)的中心對稱設置。
7.如權利要求1所述的燃料電池散熱流場板，其特征在于:所述出口阻流塊(12)的數量為4個。
8.如權利要求1所述的燃料電池散熱流場板，其特征在于:所述的入口阻流塊(3)為三角形，所述的出口阻流塊(12)為三角形。
9.如權利要求1所述的燃料電池散熱流場板，其特征在于:所述還包括入口通道(I)和出口通道(7)。
10.如權利要求1所述的燃料電池散熱流場板，其特征在于:所述入口通道⑴底部設置有2個以上的入口流道(2)。
【文檔編號】H01M8/04GK203607491SQ201320783550
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年12月3日 優先權日:2013年12月3日
【發明者】張洪霞, 辛廷慧, 韓福江, 張寶春 申請人:航天新長征電動汽車技術有限公司