CN203607491U - 一种燃料电池散热流场板 - Google Patents
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Abstract
一种燃料电池散热流场板，包括入口流道、板脊和出口流道。入口流道位于板脊的顶部，出口流道位于板脊的底部，所述板脊包括中间流道，中间流道邻近入口流道的一端设置有入口导流道，中间流道邻近出口流道的一端设置有出口汇流道。所述板脊还包括入口分配槽和出口汇流槽，所述入口分配槽包括入口阻流块，入口阻流块位于导热介质流出入口流道的出口处；所述出口汇流槽包括出口阻流块，出口阻流块位于导热介质流入出口流道的入口处。本实用新型散热流道中导热介质分配均匀且流通顺畅，冷却范围覆盖所有的产热面积并及时将燃料堆产生的热量带出，解决了局部热量过高导致的质子交换膜等元件受损、电功率密度降低等问题，降低了燃料电池的使用成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃料电池领域，具体是涉及一种燃料电池散热流场板。
背景技术
燃料电池是一种将燃料及氧化剂通过电化学反应转化成电能和反应产物的装置，燃料电池具有环境友好、设备体积较小、噪音较低和能量转化效率较高的优点，在日常生活、工业和军事领域中得到广泛应用。
质子交换膜燃料电池是一种应用比较广泛的燃料电池，现有的质子交换膜燃料电池中包括流场板、质子交换膜和质子交换膜两侧的阳极和阴极。
为了使得质子交换膜电池处于高性能的工作状态，除了保证充足的燃料供应、充足的氧化剂供应、及时排出电堆生成的水外，还必须及时排出燃料电池工作时产生的热量、保持膜电极各点的性能一致。燃料电池内部积聚过多的热量将导致质子交换膜的脱水，降低发电功率密度，严重时将质子交换膜烧损；而流场中各处的阻力不一致会导致膜电极各点实际性能差异较大，严重时会使膜电极中局部过热，甚至烧穿质子交换膜，使燃料电池失效。
现阶段所采取的措施是在燃料电池的电池堆中设置散热流场板，所用散热流场板包括入口通道、入口流道、入口导流道、中间流道、中间汇流区、出口汇流道、出口流道和出口通道。
现有的散热流场板在使用时，存在以下缺陷：
(1)导热介质经过入口通道沿入口流道进入散热流场板向入口导流道扩散时，由于入口流道方向与中间流道的方向不完全一致，因此导热介质在中间流场不能均匀分布。这样会导致散热场内部的导热介质的流速、压力和阻力不能保持统一，最终散热场的内部会出现局部温度过高的情况，从而使得散热泵的功率消耗增加，降低了燃料电池的发电功率密度，增加了燃料电池的使用成本。
(2)导热介质在流经出口汇流道进入出口流道时，从出口汇流道不同流道中流出的导热介质的流动方向不同，这些流动方向不同的导热介质会相互冲击，在出口流道处发生拥堵，导致带有大量热量的导热介质不能及时排出，从而使得散热场内部的温度不能保持在正常工作温度。一旦出现这种情况，燃料电池内部的质子交换膜等元件会受到影响，进而降低了燃料电池的电源***的能量转换效率、产品的性能指标，缩短了燃料电池的实用寿命，增加了燃料电池的使用成本。
实用新型内容
针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种燃料电池散热流场板，这种流场板不仅可以保持流场内部阻力一致、散热及时，而且可有效降低燃料电池的使用成本。
为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是：一种燃料电池散热流场板，包括入口流道、板脊和出口流道，入口流道位于板脊的顶部，出口流道位于板脊的底部，所述板脊包括中间流道，中间流道邻近入口流道的一端设置有入口导流道，中间流道邻近出口流道的一端设置有出口汇流道，其特征在于：所述板脊还包括入口分配槽和出口汇流槽，所述入口分配槽包括入口阻流块，入口阻流块位于导热介质流出入口流道的出口处；所述出口汇流槽包括出口阻流块，出口阻流块位于导热介质流入出口流道的入口处。
在上述技术方案的基础上，所述板脊还包括中间汇流区，所述中间汇流区位于中间流道的中心与出口汇流道之间。
在上述技术方案的基础上，所述入口阻流块沿板脊的中心对称设置。
在上述技术方案的基础上，所述入口阻流块的数量为4个。
在上述技术方案的基础上，所述中间汇流区沿板脊的中心对称设置。
在上述技术方案的基础上，所述出口阻流块沿板脊的中心对称设置。
在上述技术方案的基础上，所述出口阻流块的数量为4个。
在上述技术方案的基础上，所述入口阻流块为三角形，所述的出口阻流块为三角形。
在上述技术方案的基础上，还包括入口通道和出口通道。
在上述技术方案的基础上，所述入口通道底部设置有2个以上的入口流道。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
(1)本实用新型的流场板包括中间汇流区，中间汇流区的设置平衡了整个散热场种液体流速和压降，使燃料电池内部阻力一致，解决了燃料电池内部局部温度过高的问题。
(2)本实用新型的流场板包括出口汇流槽，出口汇流槽的设置可以保证冷却介质均匀的流出散热流道，避免了液体拥堵和回流的发生，使流场板中的冷却介质可以顺利流通，及时将燃料堆产生的热量带出，使燃料电池可以正常工作。
(3)本实用新型的流场板包括入口分配槽，入口分配槽的设置可以保证散热流道中冷却介质分配均匀，使冷却范围覆盖所有的产热区域，解决了局部热量过高引起的质子交换膜等原件受损、电功率密度降低等问题。提高了冷却效率、降低了燃料电池的使用成本。
附图说明
图1为一种燃料电池散热流场板的结构示意图。
图中：1-入口通道，2-入口流道，3-入口阻流块，4-中间汇流区，5-出口汇流道，6-出口流道，7-出口通道，8-入口分配槽，9-入口导流道，10-中间流道，11-板脊，12-出口阻流块，13-出口汇流槽。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细说明。
参见图1所示，本实用新型实施例中的燃料电池的散热流场板，包括入口通道1、入口流道2、入口分配槽8、板脊11、中间汇流区4、出口汇流槽13、出口流道6和出口通道7。入口流道2位于板脊11的顶部，出口流道6位于板脊11的底部，板脊11包括中间流道10，中间流道10邻近入口流道2的一端设置有入口分区9，中间流道10邻近出口流道6的一端设置有出口汇流道5。入口分配槽8包括入口阻流块3，入口阻流块3位于导热介质流出入口流道2的出口处；中间汇流区4位于中间流道10的中心与出口汇流道5之间；入口分区9、中间流道10、板脊11、中间汇流区4、出口汇流道5、出口汇流槽13包括出口阻流块12，出口阻流块12位于导热介质流入出口流道6的入口处。
入口阻流块3沿板脊11的中心对称设置；中间汇流区4沿板脊11的中心对称设置，中间汇流区4的个数和所涉及的中间流道10数目与流场板的宽度有关；出口阻流块12沿板脊11的中心对称设置。
本实施例中，入口分配槽8包括4个入口阻流块3，入口阻流块3为三角形；出口汇流槽13包括4个出口阻流块12，出口阻流块12为三角形。在实际应用中，入口阻流块3、出口阻流块12的数量和形状可以根据用户的不同需求设定。
入口通道1的宽度是整个发热面积宽度的1／3，入口通道1的底部设置有2个以上的入口流道2，导热介质流出入口流道2后，进入入口分配槽8，入口分配槽8将导热介质分配到入口分区9，经过入口分区9后导热介质可以均匀分配到中间流道10中，使冷却范围覆盖所有产热的区域，解决了局部热量过高的问题。
中间汇流区4将分布在流场板中间与两边的中间流道10打通，平衡了整个散热场中液体的流速和压降解决了导热介质在中间部分的流场中压力小、流速快的问题。
导热介质流经中间汇流区4后流入出口流道6，出口流道6的尺寸小于出口汇流道5的流道截面积，容易导致流出的导热介质发生拥堵，出口汇流槽13的设置可以保证导热介质顺利地流出出口流道6，及时将燃料堆产生的热量带出，保证燃料电池可以正常工作。
本实用新型不仅局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本实用新型相同或相近似的技术方案，均在其保护范围之内。
Claims (10)
1.一种燃料电池散热流场板，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)的顶部，出口流道(6)位于板脊(11)的底部，所述板脊(11)包括中间流道(10)，中间流道(10)邻近入口流道(2)的一端设置有入口导流道(9)，中间流道(10)邻近出口流道(6)的一端设置有出口汇流道(5)，其特征在于：所述板脊(11)还包括入口分配槽(8)和出口汇流槽(13)，所述入口分配槽(8)包括入口阻流块(3)，入口阻流块(3)位于导热介质流出入口流道(2)的出口处；所述出口汇流槽(13)包括出口阻流块(12)，出口阻流块(12)位于导热介质流入出口流道(6)的入口处。
2.如权利要求1所述的燃料电池散热流场板，其特征在于：所述板脊(11)还包括中间汇流区(4)，所述中间汇流区(4)位于中间流道(10)的中心与出口汇流道(5)之间。
3.如权利要求1所述的燃料电池散热流场板，其特征在于：所述入口阻流块(3)沿板脊(11)的中心对称设置。
4.如权利要求1所述的燃料电池散热流场板，其特征在于：所述入口阻流块(3)的数量为4个。
5.如权利要求1所述的燃料电池散热流场板，其特征在于：所述中间汇流区(4)沿板脊(11)的中心对称设置。
6.如权利要求1所述的燃料电池散热流场板，其特征在于：所述出口阻流块(12)沿板脊(11)的中心对称设置。
7.如权利要求1所述的燃料电池散热流场板，其特征在于：所述出口阻流块(12)的数量为4个。
8.如权利要求1所述的燃料电池散热流场板，其特征在于：所述的入口阻流块(3)为三角形，所述的出口阻流块(12)为三角形。
9.如权利要求1所述的燃料电池散热流场板，其特征在于：所述还包括入口通道(1)和出口通道(7)。
10.如权利要求1所述的燃料电池散热流场板，其特征在于：所述入口通道(1)底部设置有2个以上的入口流道(2)。
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