[实用新型]燃料电池、动力总成和交通工具

说明书

本实用新型提供一种燃料电池、动力总成和交通工具，燃料电池包括散热装置以及多个依次堆叠的双极板，双极板包括相贴合的阴极板和阳极板，阴极板与阳极板之间开设有冷却液通道。燃料电池开设有第一汇流通道和第二汇流通道，第一汇流通道和第二汇流通道均在厚度方向上贯穿所有的双极板且分别位于双极板相对的两侧，冷却液通道的两端分别连接第一汇流通道和第二汇流通道，第一汇流通道、冷却液通道和第二汇流通道形成相互连通的循环回路。冷却液通道倾斜于水平方向设置。散热装置用于冷却循环回路中的冷却液。该燃料电池能够在确保冷却效果的同时最大限度的降低系统寄生功率。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体地说，是涉及一种基于重力热管原理的低寄生功率液冷的燃料电池、具有该燃料电池的动力总成和交通工具。

背景技术

氢-空燃料电池在对外提供直流电能的同时也会释放大约等量的热能，一般通过冷却介质对燃料电池进行冷却。冷却过程如下：将温度较低的冷却介质通入燃料电池内部，吸热后排出燃料电池并随后将热量释放给周围环境。根据冷却介质可分为液冷介质和气体冷却介质，其中液冷介质热容大，换热效果好，但由于其比重大、流动阻力大，驱动冷却介质流经燃料电池一般需要消耗一定的泵工，从而产生了寄生功率。

目前燃料电池的设计正在向高功率密度的方向发展(包括采用超薄金属板作为双极板材质)，对于大型燃料电池(例如功率等级在～kW及以上)而言，发热量大且相对集中，采用主动冷却会产生寄生功率，但能够确保电堆的正常工作。对于小型电堆(例如功率等级在～kW级别以下)，发热量较小，希望通过合理的设计来最大限度地降低系统寄生功率。

发明内容

本实用新型的第一目的是提供一种能够在确保冷却效果的同时最大限度的降低系统寄生功率的燃料电池。

本实用新型的第二目的是提供一种具有上述燃料电池的动力总成。

本实用新型的第三目的是提供一种具有上述动力总成的交通工具。

为实现上述目的，本实用新型提供一种燃料电池，包括散热装置以及多个依次堆叠的双极板，双极板包括相贴合的阴极板和阳极板，阴极板与阳极板之间开设有冷却液通道。燃料电池开设有第一汇流通道和第二汇流通道，第一汇流通道和第二汇流通道均在厚度方向上贯穿所有的双极板且分别位于双极板相对的两侧，冷却液通道的两端分别连接第一汇流通道和第二汇流通道，第一汇流通道、冷却液通道和第二汇流通道形成相互连通的循环回路。冷却液通道倾斜于水平方向设置。散热装置用于冷却循环回路中的冷却液。

由上述方案可见，通过将冷却液通道倾斜于水平方向设置，采用重力热管原理，燃料电池工作过程中的产热依靠冷却液在密度差的作用下在循环回路中自主循环进行冷却，无须消耗系统功率或仅消较低的寄生功率，从而避免了现有的通过循环驱动冷却液实现换热，降低了系统寄生功率，此外也简化了燃料电池结构、降低了辅件用量，提高了系统可靠性。

一个优选的方案是，散热装置具有冷却液入口和冷却液出口，冷却液入口和冷却液出口均与循环回路连通，冷却液入口高于冷却液出口。

进一步的方案是，散热装置包括散热翅片和基管，散热翅片安装在基管的外周，基管与冷却液通道连通。冷却液入口和冷却液出口分别位于基管的两端，冷却液入口与第一汇流通道的出口连接，冷却液出口与第二汇流通道的入口连接，第一汇流通道的最高点高于第二汇流通道的最高点。

由此可见，受热升温的冷却液通过基管引出到燃料电池外部进行冷却，冷却后从第二汇流通道入口回流到燃料电池内部。

进一步的方案是，冷却液通道的延伸方向与水平方向的夹角为锐角。

更进一步的方案是，散热翅片位于燃料电池朝上倾斜的一侧，冷却液入口高于第一汇流通道的出口，冷却液出口高于第二汇流通道的入口。