一种防水散热的氢燃料电池电堆的制作方法

1.本发明涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种防水散热的氢燃料电池电堆。


背景技术：

2.氢燃料电池作为动力系统的发电装置，具有零排放，长续航，燃料加注时间短，使用寿命长及环境适应性广等优点。近几年，在技术升级及环保压力的双重驱动下，全球氢燃料电池发动机的装机量呈现爆发式增长，日益得到广泛应用和受到重视，氢燃料电池的电化学反应发生在氢燃料电池的氢燃料电池电堆。每个氢燃料电池电堆包括多个燃料电池单体，其将燃料的化学能转化为电能。然而，氢燃料电池电堆的燃料电池单体在将燃料的化学能转化为电能过程中，部分化学能将会转变成热量，从而导致燃料电池单体温度升高。燃料电池单体的温度过高有可能导致质子交换膜水分含量降低，损坏质子交换膜，降低氢燃料电池的发电效率和性能，甚至可能会导致氢燃料电池电堆发生损坏。
3.公开号为cn115498210a的一种氢燃料电池电堆，其包括第一端板、第二端板、第一集流板、第二集流板、一个燃料电池单体组和至少一个温度保持元件，其中所述燃料电池单体组被堆叠在所述第一端板和所述第二端板之间，所述第一集流板被设置在所述第一端板和所述燃料电池单体组之间，所述第二集流板被设置在所述第二端板和所述燃料电池单体组之间，所述温度保持元件被设置在所述第一集流板和所述燃料电池单体组之间，其中所述温度保持元件的第一端和所述燃料电池单体组的第一端形成一个流体供应通道，所述温度保持元件的第二端和所述燃料电池单体组的第二端形成一个流体回流通道，所述燃料电池单体组的每相邻两个燃料电池单体形成一个位于两者之间的散热通道。
4.该技术方案虽然在一定程度上解决了燃料电池的散热问题，但是，燃料电池的发电效率受限于氢气、氧气和电极膜的接触效率，而且，燃料电池在发电过程中会产生水，如果水无法及时排出，同样会影响燃料电池的发电效率。
5.因此，发明一种防水散热的氢燃料电池电堆来解决上述问题很有必要。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种防水散热的氢燃料电池电堆，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种防水散热的氢燃料电池电堆，包括外壳组件、电极膜、导流组件和散热组件，所述电极膜和导流组件均设置有多个，多个所述电极膜与多个导流组件呈交错设置，且导流组件与电极膜均设置于外壳组件的内部，所述散热组件固定设置于外壳组件的底端；
8.所述外壳组件包括防水外壳，且防水外壳的外侧壁四角处均固定设置有安装座；
9.所述导流组件包括双面导流板和单面导流板，所述双面导流板设置有多个，多个所述双面导流板与多个电极膜呈交错设置，所述单面导流板设置有两个，且两个单面导流板分别设置于多个电极膜的两侧；
10.所述散热组件包括底板，且底板固定设置于防水外壳的底端。
11.优选的，所述双面导流板的两侧和单面导流板的内侧均固定设置有多个导流块，多个所述导流块呈矩形阵列分布，且相邻两个所述导流块呈交错设置，所述双面导流板的两侧和单面导流板的内侧均固定设置有密封框，且密封框与电极膜的外侧壁相贴合。
12.优选的，所述密封框的外侧壁顶端贯穿设置有进气管，且相邻两个进气管呈交错设置，所述密封框的内部底端开设有回收槽，所述回收槽的一侧内壁贯穿设置有回收管。
13.优选的，所述导流块设置为倾斜结构，所述导流块的一端固定设置有延伸块，且延伸块的截面设置为“∩”形结构，所述延伸块靠近导流块的一端开设有弧形结构的连通槽，所述延伸块的内侧壁中部固定设置有弧形结构的分流块，且分流块的顶端设置为内凹的弧形结构。
14.优选的，所述双面导流板和单面导流板的顶端固定设置有氢气进入管和氧气进入管，位于所述密封框两侧的进气管的顶端分别与氢气进入管和氧气进入管固定连接，所述回收管的一端固定设置有回收罩，且回收罩固定设置于防水外壳的外侧壁底端。
15.优选的，所述双向导流板和单向导流板的内部均开设有导流槽，且导流槽设置为蛇形结构，所述导流槽的内部固定设置有多个导热翅片，所述导热翅片设置为倾斜结构，且相邻两个所述导热翅片呈交错设置，所述导流槽的两端均固定设置有连接管，且连接管贯穿设置于防水外壳的底端。
16.优选的，所述底板的下表面固定设置有循环水泵，所述循环水泵的输入端和输出端均固定设置有循环水管，所述循环水管与连接管的底端固定连接。
17.优选的，所述循环水管的外侧固定设置有多个散热翅片，且多个散热翅片均设置为倾斜结构。
18.优选的，所述散热翅片的中部贯穿开设有多个通孔，且通孔设置为外大内小的锥形结构。
19.优选的，所述电极膜的外侧两端均固定设置有电极片。
20.本发明的技术效果和优点：
21.1、本发明通过设置外壳组件，外壳组件的内部设置有电极膜和导流组件，电极膜和导流组件呈交错设置，燃料电池在工作过程中，导流组件可以实现对氢气和氧气的引导，使得氢气和氧气可以被输送至电极膜的表面，从而可以提升氢气、氧气与电极膜之间的接触面积，以提升燃料电池的发电效率，通过在导流组件的内部设置导流块，且多个导流块呈交错设置，交错设置的导流块可以起到对气体的分流引导作用，以保证远离气体输入端的电极膜同样可以与氢气、氧气接触，同样可以燃料电池的发电效率；
22.2、本发明通过设置导流组件，导流组件包括双面导流板和单面导流板，双面导流板和单面导流板配合，在实现了对多个电极膜导流作用的同时保证了多个电极膜的堆叠安装，通过在双面导流板和单面导流板上设置导流块，导流块的顶端设置有延伸块，延伸块的设置可以提升导流块对气体的分流效果，从而可以进一步的提升导流组件对气体的导流效果；
23.3、本发明通过设置散热组件，散热组件包括循环水泵和循环水管，而循环水管通过连接管与双面导流板和单面导流板内部的导流槽中，循环水泵可以将冷却水输送至导流槽中，由于双面导流板和单面导流板上设置有导流块，导流块在起到分流气体的同时还可
以起到传输热量的效果，以保证冷却水可以吸收电极膜上的热量，从而保证了燃料电池的稳定运行。
附图说明
24.图1为本发明的整体结构剖视示意图。
25.图2为本发明的整体结构示意图。
26.图3为本发明的散热组件结构示意图。
27.图4为本发明的电极膜和导流组件结构位置关系示意图。
28.图5为本发明的导流组件结构爆炸图。
29.图6为本发明的双面导流板结构示意图。
30.图7为本发明的双面导流板结构侧面示意图。
31.图8为本发明的导流块结构示意图。
32.图9为本发明的导流槽结构剖视示意图。
33.图10为本发明的图9中a处结构放大示意图。
34.图中：1、外壳组件；2、电极膜；3、导流组件；4、散热组件；101、防水外壳；102、安装座；301、双面导流板；302、单面导流板；303、导流块；304、密封框；305、进气管；306、回收槽；307、回收管；308、延伸块；309、连通槽；310、分流块；311、氢气进入管；312、氧气进入管；313、回收罩；401、底板；402、循环水泵；403、导流槽；404、导热翅片；405、连接管；406、循环水管；407、散热翅片；408、通孔。
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.本发明提供了如图1至图10所示的一种防水散热的氢燃料电池电堆，包括外壳组件1、电极膜2、导流组件3和散热组件4，电极膜2和导流组件3均设置有多个，多个电极膜2与多个导流组件3呈交错设置，且导流组件3与电极膜2均设置于外壳组件1的内部，散热组件4固定设置于外壳组件1的底端，电极膜2的外侧两端均固定设置有电极片；
37.外壳组件1包括防水外壳101，且防水外壳101的外侧壁四角处均固定设置有安装座102；
38.具体的，导流组件3包括双面导流板301和单面导流板302，双面导流板301设置有多个，多个双面导流板301与多个电极膜2呈交错设置，单面导流板302设置有两个，且两个单面导流板302分别设置于多个电极膜2的两侧；
39.更为具体的，双面导流板301的两侧和单面导流板302的内侧均固定设置有多个导流块303，多个导流块303呈矩形阵列分布，且相邻两个导流块303呈交错设置，双面导流板301的两侧和单面导流板302的内侧均固定设置有密封框304，且密封框304与电极膜2的外侧壁相贴合，密封框304的设置可以提升双面导流板301、单面导流板302和电极膜2之间的密封效果，从而避免了气体泄露；
40.并且，密封框304的外侧壁顶端贯穿设置有进气管305，且相邻两个进气管305呈交错设置，密封框304的内部底端开设有回收槽306，回收槽306的一侧内壁贯穿设置有回收管307；
41.而且，导流块303设置为倾斜结构，导流块303的一端固定设置有延伸块308，且延伸块308的截面设置为“∩”形结构，延伸块308靠近导流块303的一端开设有弧形结构的连通槽309，延伸块308的内侧壁中部固定设置有弧形结构的分流块310，弧形结构的设置使得分流块310可以将气体分成两个部分；
42.同时，分流块310的顶端设置为内凹的弧形结构，内凹结构的设置方便了气体在穿过连通槽309后进入另一个导流块303的内侧；
43.进一步的，双面导流板301和单面导流板302的顶端固定设置有氢气进入管311和氧气进入管312，位于密封框304两侧的进气管305的顶端分别与氢气进入管311和氧气进入管312固定连接，回收管307的一端固定设置有回收罩313，且回收罩313固定设置于防水外壳101的外侧壁底端，反应剩余的氧气和氢气可以进入回收槽306中，而后经过回收管307进入回收罩313中，此时可以实现对氧气、氢气和水的回收；
44.散热组件4包括底板401，且底板401固定设置于防水外壳101的底端；
45.具体的，双向导流板301和单向导流板302的内部均开设有导流槽403，且导流槽403设置为蛇形结构，导流槽403的内部固定设置有多个导热翅片404，导热翅片404设置为倾斜结构，且相邻两个导热翅片404呈交错设置，双面导流板301和单面导流板302上的热量可以通过导热翅片404传输至冷却水中，冷却水在循坏过程中可以将热量带出，至此可以实现对电极膜2的散热，导流槽403的两端均固定设置有连接管405，且连接管405贯穿设置于防水外壳101的底端；
46.更为具体的，底板401的下表面固定设置有循环水泵402，循环水泵402的输入端和输出端均固定设置有循环水管406，循环水管406与连接管405的底端固定连接，循环水泵402可以为循环水管406中的水提供动力，使得冷却水在导流槽403中流动，以达到吸收转移双面导流板301和单面导流板302上热量的作用；
47.并且，循环水管406的外侧固定设置有多个散热翅片407，且多个散热翅片407均设置为倾斜结构，倾斜结构的设置使得同一空间占用的情况下散热翅片407的表面积得到提升，从而使得散热翅片407与空气的接触面积得到提升；
48.而且，散热翅片407的中部贯穿开设有多个通孔408，且通孔408设置为外大内小的锥形结构，锥形结构的设置使得通孔408与空气的接触面积得到提升，从而使得散热翅片407的散热效果得到提升。
49.本装置在使用时，氢气和氧气分别被输送至导流组件3内，导流组件3可以将氢气和氧气分别引导输送至电极膜2的两侧，氢气和氧气与电极膜2的两侧接触时，氢气和氧气发生化学反应，此时电极膜中的电子从负极移动至正极产生电流，而电极膜2上的电流可以被引导至外部，此时氢燃料电池可以完成发电工作，在此过程中，导流组件3可以起到对氢气和氧气的分流引导，以保证氢气和氧气可以与电极膜2充分接触，同时，散热组件4可以将电极膜2因发电产生的热量吸收并输送至装置外侧，以实现对燃料电池的散热降温，从而可以保证燃料电池的稳定运行；
50.氢气和氧气在输入装置时，氢气通过氢气进入管311被输送至进气管305中，氧气
通过氧气进入管312被输送至进气管305中，气体通过进气管305输送至密封框304内，此时气体顺着密封框304的内部由上至下运动，气体在运动过程中受到导流块303的引导，当气体运动至延伸块308的内部时，气体沿着分流块310的弧形表面流动，此时气体可以分成两股，一股气体穿过连通槽309运动至两个导流块303之间，另一股气体运动至电极膜2表面，多个导流块303配合，可以实现对气体的分流引导，在保证了气体与电极膜2表面充分接触的同时实现了对气体的引导；
51.氢气和氧气在与电极膜2发生反应的同时会产生水，产生的水可以顺着电极膜2的表面流动至导流块303的内侧，然后顺着导流块303两侧的连通槽309流动至导流块303的两侧，多个导流块303配合，可以实现对水的引导，以保证水可以流动至密封框304底端的回收槽306中，同时，反应剩余的氧气和氢气也可以进入回收槽306中，而后经过回收管307进入回收罩313中，此时可以实现对氧气、氢气和水的回收；
52.燃料电池在工作过程中，循环水泵402可以为循环水管406中的水提供动力，使得冷却水在导流槽403中流动，此时电极膜2在发电过程中产生热量，由于电极膜2与导流块303、延伸块308贴合，电极膜2上的热量可以顺着导流块303和延伸块308输送至双面导流板301和单面导流板302上，而双面导流板301和单面导流板302上的热量可以通过导热翅片404传输至冷却水中，冷却水在循坏过程中可以将热量带出，至此可以实现对电极膜2的散热，同时，冷却水在移动至循环水管406的一端时，冷却水中的热量可以传输至散热翅片407中，而散热翅片407可以将热量传输至空气中，至此可以实现对冷却水的散热，从而可以保证散热组件4的持续工作。
53.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种防水散热的氢燃料电池电堆，其特征在于，包括外壳组件(1)、电极膜(2)、导流组件(3)和散热组件(4)，所述电极膜(2)和导流组件(3)均设置有多个，多个所述电极膜(2)与多个导流组件(3)呈交错设置，且导流组件(3)与电极膜(2)均设置于外壳组件(1)的内部，所述散热组件(4)固定设置于外壳组件(1)的底端；所述外壳组件(1)包括防水外壳(101)，且防水外壳(101)的外侧壁四角处均固定设置有安装座(102)；所述导流组件(3)包括双面导流板(301)和单面导流板(302)，所述双面导流板(301)设置有多个，多个所述双面导流板(301)与多个电极膜(2)呈交错设置，所述单面导流板(302)设置有两个，且两个单面导流板(302)分别设置于多个电极膜(2)的两侧；所述散热组件(4)包括底板(401)，且底板(401)固定设置于防水外壳(101)的底端。2.根据权利要求1所述的一种防水散热的氢燃料电池电堆，其特征在于：所述双面导流板(301)的两侧和单面导流板(302)的内侧均固定设置有多个导流块(303)，多个所述导流块(303)呈矩形阵列分布，且相邻两个所述导流块(303)呈交错设置，所述双面导流板(301)的两侧和单面导流板(302)的内侧均固定设置有密封框(304)，且密封框(304)与电极膜(2)的外侧壁相贴合。3.根据权利要求2所述的一种防水散热的氢燃料电池电堆，其特征在于：所述密封框(304)的外侧壁顶端贯穿设置有进气管(305)，且相邻两个进气管(305)呈交错设置，所述密封框(304)的内部底端开设有回收槽(306)，所述回收槽(306)的一侧内壁贯穿设置有回收管(307)。4.根据权利要求3所述的一种防水散热的氢燃料电池电堆，其特征在于：所述导流块(303)设置为倾斜结构，所述导流块(303)的一端固定设置有延伸块(308)，且延伸块(308)的截面设置为“∩”形结构，所述延伸块(308)靠近导流块(303)的一端开设有弧形结构的连通槽(309)，所述延伸块(308)的内侧壁中部固定设置有弧形结构的分流块(310)，且分流块(310)的顶端设置为内凹的弧形结构。5.根据权利要求4所述的一种防水散热的氢燃料电池电堆，其特征在于：所述双面导流板(301)和单面导流板(302)的顶端固定设置有氢气进入管(311)和氧气进入管(312)，位于所述密封框(304)两侧的进气管(305)的顶端分别与氢气进入管(311)和氧气进入管(312)固定连接，所述回收管(307)的一端固定设置有回收罩(313)，且回收罩(313)固定设置于防水外壳(101)的外侧壁底端。6.根据权利要求1所述的一种防水散热的氢燃料电池电堆，其特征在于：所述双面导流板(301)和单面导流板(302)的内部均开设有导流槽(403)，且导流槽(403)设置为蛇形结构，所述导流槽(403)的内部固定设置有多个导热翅片(404)，所述导热翅片(404)设置为倾斜结构，且相邻两个所述导热翅片(404)呈交错设置，所述导流槽(403)的两端均固定设置有连接管(405)，且连接管(405)贯穿设置于防水外壳(101)的底端。7.根据权利要求6所述的一种防水散热的氢燃料电池电堆，其特征在于：所述底板(401)的下表面固定设置有循环水泵(402)，所述循环水泵(402)的输入端和输出端均固定设置有循环水管(406)，所述循环水管(406)与连接管(405)的底端固定连接。8.根据权利要求7所述的一种防水散热的氢燃料电池电堆，其特征在于：所述循环水管(406)的外侧固定设置有多个散热翅片(407)，且多个散热翅片(407)均设置为倾斜结构。
9.根据权利要求8所述的一种防水散热的氢燃料电池电堆，其特征在于：所述散热翅片(407)的中部贯穿开设有多个通孔(408)，且通孔(408)设置为外大内小的锥形结构。10.根据权利要求1所述的一种防水散热的氢燃料电池电堆，其特征在于：所述电极膜(2)的外侧两端均固定设置有电极片。

技术总结
本发明公开了一种防水散热的氢燃料电池电堆，涉及到燃料电池技术领域，包括外壳组件、电极膜、导流组件和散热组件。本发明通过设置外壳组件，外壳组件的内部设置有电极膜和导流组件，电极膜和导流组件呈交错设置，燃料电池在工作过程中，导流组件可以实现对氢气和氧气的引导，使得氢气和氧气可以被输送至电极膜的表面，从而可以提升氢气、氧气与电极膜之间的接触面积，以提升燃料电池的发电效率，通过在导流组件的内部设置导流块，且多个导流块呈交错设置，交错设置的导流块可以起到对气体的分流引导作用，以保证远离气体输入端的电极膜同样可以与氢气、氧气接触，同样可以燃料电池的发电效率。发电效率。发电效率。


技术研发人员：陈洁 戴学仁 韩志昀
受保护的技术使用者：常州翊迈新材料科技有限公司
技术研发日：2023.07.10
技术公布日：2023/9/7