[发明专利]一种燃料电池系统阴极预热装置

说明书

本发明提供一种用于燃料电池的阴极进气的预热装置，所述燃料电池包括依次组装的前端板、若干个双极板、后端板、蒸发器，所述双极板具有阴极进气端，其特征在于，所述预热装置包括第一预热组件和第二预热组件；所述第一预热组件、第二预热组件和阴极进气端依次连通；所述第一预热组件是一个用于引入阴极进气的管状的导流通道；所述导流通道可换热地设置于双极板周侧；所述第二预热组件为腔体结构；所述第二预热组件可换热地设置于后端板和蒸发器之间。由于双极板导热性好，进入导流通道的空气能够充分与双极板进行换热，能够省去阴极空气外置预热装置，结构更加紧凑简单第二预热组件的换热更极大地提升换热效果。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种一种燃料电池系统阴极预热装置。

背景技术

由于高温燃料电池电堆一般工作温度较高在100℃以上并且所需阴极物料为空气。燃料电池电堆工作环境在室温条件下，因此阴极空气来源即为室温条件下的空气，温度范围在-40～55℃左右。高温燃料电池电堆性能受电堆温度影响较大，要求电堆长度方向温度差在5℃以内且电堆中每节石墨/金属双极板面积上的温度差较小。这样整个电堆温度比较均匀，电堆性能、寿命均有较大的提升。

现有高温燃料电池系统电堆阴极进料方式大多采用室温条件下直接由空气泵泵入空气至MEA阴极反应侧，由于室温相比于电堆工作温度相差很大，造成由于阴极进料原因导致电堆内部温差很大影响电堆性能。这种现象在风冷电堆中更加严重，由于风冷高温燃料电池电堆使用阴极空气作为电堆产热的散热介质，需要大剂量比的阴极空气流过电堆阴极流道从而带走电堆产生热量维持电堆正常工作温度不非温。大剂量比的阴极空气如果不进行预热对电堆性能、寿命造成损害。

发明内容

本发明设计一种燃了电池系统阴极进料预热装置，对阴极进料进行预热，预热的热量来源为电堆两端金属端板产生的热量及电堆后端蒸发器所产生的热量。

本发明一方面提供一种用于燃料电池的阴极进气的预热装置，所述燃料电池包括依次组装的前端板、若干个双极板、后端板、蒸发器，所述双极板具有阴极进气端，所述预热装置包括第一预热组件和第二预热组件；所述第一预热组件、第二预热组件和阴极进气端依次连通；所述第一预热组件是一个用于引入阴极进气的管状的导流通道；所述导流通道可换热地设置于双极板周侧；所述第二预热组件为腔体结构；所述第二预热组件可换热地设置于后端板和蒸发器(即蒸发器的端部)之间。

所述双极板优选为金属双极板或石墨双极板。

所述前端板、后端板、导流通道、蒸发器以及蒸发器的端部、第二预热组件的材质优选为导热金属。

作为优选的技术方案，所述导流通道临近双极板的阴极进气端；所述前端板的临近所述阴极进气端的一端设有前端板通口；所述后端板的临近所述阴极进气端的一端设有后端板通口I和后端板通口II；所述前端板通口、导流通道、后端板通口I、第二预热结构、后端板通口II、阴极进气口依次连通。

优选后端板通口I位于后端板通口II的上部。

作为优选的技术方案，所述的第二预热组件为折流式腔体结构。

作为优选的技术方案，所述折流式腔体结构由顺次组装的第二板、隔板和第一板组成；第一板与隔板构成第一折流腔；第二板与隔板构成第二折流腔；所述第一预热组件、第一折流腔、第二折流腔和阴极进气端依次连通。

作为优选的技术方案，第一折流腔和第二折流腔内设有翅片。优选翅片分别设置于第一板和第二板。

所述燃料电池为高温燃料电池。

作为优选的技术方案，所述前端板和后端板的材质为导热金属。

作为优选的技术方案，所述若干个双极板作为一个整体构成集成的电堆双极板。

作为优选的技术方案，所述导流通道设有隔热罩。