[实用新型]一种旋流集流腔、燃料电池以及车辆

说明书

本实用新型涉及氢能源技术领域，具体涉及一种旋流集流腔、燃料电池以及车辆，所述旋流集流腔包括汇流部、喉口部和旋流腔，所述汇流部通过喉口部与旋流腔连通形成通道；汇流部至喉口部之间的通道截面面积逐渐减小；喉口部对应的通道内壁表面与旋流腔对应的通道内壁表面相切连接；旋流腔对应的通道内壁表面为弧形；本实用新型通过汇流部至喉口部之间的截面面积减小，流速增加；同时喉口部与旋流腔对应的通道内壁表面相切连接，能够形成切向气流流入旋流腔；由于旋流腔对应的通道内壁表面为弧形，使得进入的旋流腔对应的通道内壁表面为弧形沿内壁发展成旋流；该旋流避免液滴在通道底面汇集；对已汇集的液膜形成吹扫效果，增强阳极排水能力。

技术领域

本实用新型涉及氢能源技术领域，具体涉及一种旋流集流腔、燃料电池以及车辆。

背景技术

燃料电池电堆由若干单电池单元堆叠而成，单电池单元主要由膜电极组和双极板两部分构成。膜电极组是燃料电池电化学反应的主要场所；双极板主要为膜电极组反应提供传输及分配通道，通常包括燃料(主要指氢气)、氧化剂、冷却液传输和分配流道。为便于燃料电池电堆各单片单元间的流体分配与汇集，双极板常开设有进、出口结构，如附图1所示，一般包括阳极反应气入口开孔1，阴极反应气第一开孔2，冷却剂第一开孔3，阳极反应气出口开孔4，阴极反应气第二开孔5，冷却剂第二开孔6，双极板微通道区7，在燃料电池单元堆叠过程中，双极板中的进、出口形成相应腔体。

燃料电池阳极侧常设有阳极回流系统，即燃料电池阳极气体过量供给反应单元，反应单元消耗部分反应气，剩余气体连同反应生成的水形成氢气混合物排出电堆，经由氢循环泵(或引射器)驱动回流，并与新供给的氢气混合，重新进入电堆。

综合以上因素，燃料电池阳极集流腔体主要用于汇集单电池单元反应生成的水、过量反应气。燃料电池阳极集流腔体的水常以气态、液态两相混合的形式存在；并受温度、压力等参数的影响，水的存在形态在气态、液态之间相互转化。

现有技术中，燃料电池阳极集流腔体一般根据结构布置因素考虑，常见近似的方形口堆叠腔体、圆形口堆叠腔体或三角形口堆叠腔体等简单结构。

由于单电池单元反应生成的液态水滴，容易燃料电池阳极集流腔体底面汇聚形成积液；阳极集流腔体流通面积大，混合气流速较低，气流携带液态水困难，容易形成局部积水。

燃料电池系统在实车运行中，在电堆阳极集流腔体出口端抬高的情况下，受重力作用，液态水容易汇集于阳极集流腔体低点，造成尾端积水。

燃料电池阳极集流腔体轻微积水时，随液态水累积，液位到一定高度，即使气流可以推出积水，但随之会形成间断性股状流动，会造成整个氢气回路较大幅度的压力波动。

燃料电池阳极集流腔体积水严重时，燃料电池单体单元的排气道被液态水阻塞，废气排出困难，新鲜反应气不能及时供给，容易造成系统“欠气”，燃料电池不能正常工作。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种电池阳极集流腔体的排水能力的旋流集流腔、燃料电池以及车辆。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的第一种技术方案为：

一种旋流集流腔，包括汇流部、喉口部和旋流腔，所述汇流部通过喉口部与旋流腔连通形成通道；

所述汇流部至喉口部之间的通道截面面积逐渐减小，所述喉口部的通道截面面积最小；

所述喉口部对应的通道内壁表面与旋流腔对应的通道内壁表面相切连接；

所述旋流腔对应的通道内壁表面为弧形。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的第二种技术方案为：

一种燃料电池，包括电堆和上述旋流集流腔；

所述电堆包括阳极反应气出口开孔，所述旋流集流腔的汇流部连接在阳极反应气出口开孔上。