[实用新型]用于燃料电池电堆的冷却组件以及燃料电池电堆

说明书

本实用新型提供了一种用于燃料电池电堆的冷却组件，其包括主体结构，其中，在主体结构的侧面设置有冷却介质入口和冷却介质出口，并且在主体结构的内部设置有连通冷却介质入口和冷却介质出口的冷却介质流道。本实用新型还提供一种燃料电池电堆。本实用新型的目的在于提供一种用于燃料电池电堆的冷却组件和一种燃料电池电堆，以至少实现简化传统双极板结构及类型，有效减小双极板的内阻及其内部的接触电阻，在保证电堆热平衡的同时有效地提高电堆性能和功率密度。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池领域，并且具体而言，涉及用于燃料电池电堆的冷却组件以及燃料电池电堆。

背景技术

质子交换膜燃料电池电堆在运行时需要保持在最佳工作温度范围，随着电堆运行，电堆温度会逐渐升高，而温度过高会使得质子交换膜内水的蒸发速度大于产物水的生成速度，进而使得膜内水分逐渐减少，严重影响膜内质子的传输速率，最终导致电池性能下降。因此，在其工作过程中需要采取一定的冷却措施以保证其工作温度维持在最佳温度范围内，通常的冷却方式为水冷和空冷。良好的燃料电池冷却组件，可以维持燃料电池热平衡，有利于燃料电池电堆性能稳定性和寿命的延长。

目前燃料电池电堆采用的冷却组件为双极板冷却流道，即双极板一侧为反应气体流道，另一侧为冷却介质流道。该组件对电堆冷却效果较好，但同时也存在一定的问题，双极板流道冷却组件需为每层电池设置单独的内部冷却通道，因此使得电堆双极板结构复杂种类较多，给电堆的密封及组装带来不便。最重要的是双极板冷却流道的存在很大程度上增加了电堆双极板的内阻及接触电阻，进而导致电堆性能较差。

实用新型内容

针对相关技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种用于燃料电池电堆的冷却组件和一种燃料电池电堆，以至少实现简化传统双极板结构及类型，有效减小双极板的内阻及其内部的接触电阻，在保证电堆热平衡的同时有效地提高电堆性能和功率密度。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种用于燃料电池电堆的冷却组件，其包括主体结构，其中，在主体结构的侧面设置有冷却介质入口和冷却介质出口，并且在主体结构的内部设置有连通冷却介质入口和冷却介质出口的冷却介质流道。

根据本实用新型的一个示例性实施例，冷却介质流道在主体结构的内部由冷却介质入口呈蛇形延伸到冷却介质出口。

根据本实用新型的一个示例性实施例，冷却介质流道为在主体结构内镂空处理而成的圆管形通道，圆管形通道的直径为d，且相邻的冷却介质流道之间的距离为D，其中，D与d的比值在1～2之间。

根据本实用新型的一个示例性实施例，冷却介质入口和冷却介质出口设置在主体结构的同一侧或相对侧。

根据本实用新型的一个示例性实施例，主体结构还设置有燃料气体入口和燃料气体出口、以及空气或氧气入口和空气或氧气出口。

根据本实用新型的一个示例性实施例，在主体结构的侧面还设置有电极连接孔位。

根据本实用新型的另一方面，提供一种燃料电池电堆，该燃料电池电堆包括堆叠设置的端板、集流板、双极板、膜电极和至少两个如上所述的冷却组件，其中，冷却组件的主体结构的大小和形状与双极板匹配。

根据本实用新型的一个示例性实施例，每个冷却组件的冷却介质流道在主体结构内限定换热区域S1，双极板具有有效活性面积反应区域S2，其中，S1＝S2。

根据本实用新型的一个示例性实施例，所有冷却组件在燃料电池电堆中对称分布。

根据本实用新型的一个示例性实施例，所有冷却组件之间并联连接。

本实用新型的有益技术效果在于：

(1)本实用新型提供的燃料电池电堆包括独立于双极板之外的冷却组件，相比传统双极板冷却流道，简化了双极板结构及形式，有利于双极板的加工制作及电堆组装；