一種流體分配管道橫截面漸變的燃料電池堆的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種流體分配管道橫截面漸變的燃料電池堆，由多塊單電池(1)層疊而成，該燃料電池堆包括位于燃料電池堆中央的反應(yīng)區(qū)域以及反應(yīng)區(qū)域兩側(cè)的流體分配區(qū)域，兩側(cè)流體分配區(qū)域內(nèi)均設(shè)有流體分配管道，各單電池(1)上的反應(yīng)區(qū)域橫截面相同，兩側(cè)流體分配區(qū)域橫截面逐層漸變，相應(yīng)地，各單電池(1)上對(duì)應(yīng)的流體分配管道橫截面逐層漸變，進(jìn)而使燃料電池堆的流體分配區(qū)域縱剖面呈梯形狀或倒梯形狀，同時(shí)燃料電池堆的各流體分配區(qū)域內(nèi)的流體分配管道縱剖面呈與之相匹配的梯形狀或倒梯形狀。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、燃料電池堆重量減輕、節(jié)約材料、降低成本、提高功率密度等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】
一種流體分配管道橫截面漸變的燃料電池堆
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種燃料電池堆，尤其是涉及一種流體分配管道橫截面漸變的燃料電池堆?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]燃料電池是一種清潔環(huán)保的電化學(xué)發(fā)電裝置，其主要優(yōu)點(diǎn)在于:能量轉(zhuǎn)換效率高， 在50%?70%;綠色環(huán)保，清潔無污染，反應(yīng)產(chǎn)物只有液態(tài)水;發(fā)電穩(wěn)定可靠。因此，它是適應(yīng)未來能源和環(huán)境要求的理想能源之一。
[0003]近些年來，燃料電池一直都是一些大型汽車公司和研究機(jī)構(gòu)的研究熱點(diǎn)。在各種類型的燃料電池中，質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)廣泛運(yùn)用于各種車輛發(fā)動(dòng)機(jī)、備用電源以及通訊基站等。但是，質(zhì)子交換膜單燃料電池的輸出電壓較低(0.5?1.0V/單電池)，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)常將多對(duì)單電池串聯(lián)起來，構(gòu)成燃料電池堆。在電池堆的運(yùn)行過程中，電池外部供給燃料電池堆的燃料、氧化劑以及冷卻劑等都要通過各自的流體分配管道分布到每一對(duì)單電池中。燃料、氧化劑以及冷卻劑分布得均勻與否將直接影響到電池堆的運(yùn)行性能，針對(duì)流體分布均勻性的問題，可以通過流體在管道中流動(dòng)的壓降計(jì)算得知:各單電池中流量隨著單電池?cái)?shù)量的增大而減小，流體的分配是呈遞減趨勢(shì)?，F(xiàn)有的燃料電池堆通過大小完全一致的單電池進(jìn)行堆疊串聯(lián)，且每個(gè)單電池的流體分配管道的橫截面積均是相同的，這種情況下會(huì)造成一定的浪費(fèi)，同時(shí)電池堆的功率密度較小。【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種流體分配管道橫截面漸變的燃料電池堆。
[0005]本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0006]—種流體分配管道橫截面漸變的燃料電池堆，由多塊單電池層疊而成，該燃料電池堆包括位于燃料電池堆中央的反應(yīng)區(qū)域以及反應(yīng)區(qū)域兩側(cè)的流體分配區(qū)域，兩側(cè)流體分配區(qū)域內(nèi)均設(shè)有流體分配管道，各單電池上的反應(yīng)區(qū)域橫截面相同，兩側(cè)流體分配區(qū)域橫截面逐層漸變，相應(yīng)地，各單電池上對(duì)應(yīng)的流體分配管道橫截面逐層漸變，進(jìn)而使燃料電池堆的流體分配區(qū)域縱剖面呈梯形狀或倒梯形狀，同時(shí)燃料電池堆的各流體分配區(qū)域內(nèi)的流體分配管道縱剖面呈與之相匹配的梯形狀或倒梯形狀。
[0007]各單電池上的兩側(cè)流體分配區(qū)域橫截面逐層漸變方式如下:
[0008]各單電池上兩側(cè)流體分配區(qū)域的寬度均保持不變，且等于反應(yīng)區(qū)域的寬度，各單電池上兩側(cè)流體分配區(qū)域的長度均按設(shè)定尺寸逐層遞減；
[0009]相應(yīng)地，各單電池上兩側(cè)流體分配區(qū)域內(nèi)對(duì)應(yīng)的流體分配管道橫截面的長度均按相同的設(shè)定尺寸逐層遞減。
[0010]各單電池上的兩側(cè)流體分配區(qū)域橫截面逐層漸變方式如下:
[0011]各單電池上兩側(cè)流體分配區(qū)域的寬度均保持不變，且等于反應(yīng)區(qū)域的寬度，各單電池上一側(cè)流體分配區(qū)域的長度按設(shè)定尺寸逐層遞減，另一側(cè)流體分配區(qū)域的長度按相同的設(shè)定尺寸逐層遞增，且每塊單電池上兩側(cè)流體分配區(qū)域的長度之和相等；
[0012]相應(yīng)地，各單電池上流體分配區(qū)域的長度逐層遞減一側(cè)的流體分配區(qū)域內(nèi)對(duì)應(yīng)的流體分配管道橫截面的長度均按相同設(shè)定尺寸逐層遞減，流體分配區(qū)域的長度逐層遞增一側(cè)的流體分配區(qū)域內(nèi)對(duì)應(yīng)的流體分配管道橫截面的長度均按相同設(shè)定尺寸逐層遞增。 [0〇13] 所述的設(shè)定尺寸為1mm?l〇mm。
[0014]燃料電池堆的兩側(cè)流體分配區(qū)域內(nèi)均設(shè)有3個(gè)流體分配管道，分別連接燃料電池堆的燃料輸入管道、燃料輸出管道、氧化劑輸入管道、氧化劑輸出管道、冷卻劑輸入管道和冷卻劑輸出管道。
[0015]該電池堆還包括兩塊集流面板和用于固定電池堆的緊固件，所述的集流面板分別設(shè)置在燃料電池堆的底層和頂層并通過緊固件固定。
[0016]所述的緊固件為鋼帶或拉緊螺栓。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0018](1)該實(shí)用新型中燃料電池堆中各單電池反應(yīng)區(qū)域橫截面均相同，而流體分配區(qū)域橫截面按照設(shè)定方式逐層漸變，使得電池堆的體積減小，材料用量減少，電池堆重量減輕，從而節(jié)約了成本，有效提高了電池堆的功率密度；
[0019](2)該實(shí)用新型中每一層單電池中的流體分配管道橫截面變化方式按照其所在流體分配區(qū)域的變化方式進(jìn)行變化，從而實(shí)現(xiàn)漸變，使得流體在每層單電池內(nèi)分布均勻，提高了電池堆的運(yùn)行性能?！靖綀D說明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1和實(shí)施例2的燃料電池堆的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例1的燃料電池堆中雙極板結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例1的燃料電池堆中電極結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例1和實(shí)施例2的燃料電池堆的縱剖面示意圖；
[0024]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例2的燃料電池堆中雙極板結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例2的燃料電池堆中電極結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例3和實(shí)施例4的燃料電池堆的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例3的燃料電池堆中雙極板結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖9為本實(shí)用新型實(shí)施例3的燃料電池堆中電極結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖10為本實(shí)用新型實(shí)施例3和實(shí)施例4的燃料電池堆的縱剖面示意圖；
[0030]圖11為本實(shí)用新型實(shí)施例4的燃料電池堆中雙極板結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖12為本實(shí)用新型實(shí)施例4的燃料電池堆中電極結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖中，1為單電池，2為集流面板，3為進(jìn)出管道，4為緊固件;P11為實(shí)施例1燃料電池堆的第一塊單電池的雙極板，Pin為實(shí)施例1燃料電池堆的最后一塊單電池的雙極板，E11為實(shí)施例1燃料電池堆中與第一塊單電池的雙極板匹配的第一塊單電池電極，Eln為實(shí)施例1 燃料電池堆中與最后一塊單電池的雙極板匹配的最后一塊單電池電極，Q11為實(shí)施例1燃料電池堆的第一塊單電池電極的有效反應(yīng)區(qū)域，Qln為實(shí)施例1燃料電池堆的最后一塊單電池電極的有效反應(yīng)區(qū)域;P21為實(shí)施例2燃料電池堆的第一塊單電池的雙極板，P2n為實(shí)施例2燃料電池堆的最后一塊單電池的雙極板，E21為實(shí)施例2燃料電池堆中與第一塊單電池的雙極板匹配的第一塊單電池電極，E2n為實(shí)施例2燃料電池堆中與最后一塊單電池的雙極板匹配的最后一塊單電池電極，Q21為實(shí)施例2燃料電池堆的第一塊單電池電極的有效反應(yīng)區(qū)域，Q2n為實(shí)施例2燃料電池堆的最后一塊單電池電極的有效反應(yīng)區(qū)域;P31為實(shí)施例3燃料電池堆的第一塊單電池的雙極板，P3n為實(shí)施例3燃料電池堆的最后一塊單電池的雙極板， E31為實(shí)施例3燃料電池堆中與第一塊單電池的雙極板匹配的第一塊單電池電極，E3n為實(shí)施例3燃料電池堆中與最后一塊單電池的雙極板匹配的最后一塊單電池電極，Q31為實(shí)施例 3燃料電池堆的第一塊單電池電極的有效反應(yīng)區(qū)域，Q3n為實(shí)施例3燃料電池堆的最后一塊單電池電極的有效反應(yīng)區(qū)域;P41為實(shí)施例4燃料電池堆的第一塊單電池的雙極板，P4n為實(shí)施例4燃料電池堆的最后一塊單電池的雙極板，E41為實(shí)施例4燃料電池堆中與第一塊單電池的雙極板匹配的第一塊單電池電極，E4n為實(shí)施例4燃料電池堆中與最后一塊單電池的雙極板匹配的最后一塊單電池電極，Q41為實(shí)施例4燃料電池堆的第一塊單電池電極的有效反應(yīng)區(qū)域，Q4n為實(shí)施例4燃料電池堆的最后一塊單電池電極的有效反應(yīng)區(qū)域?！揪唧w實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。[〇〇34] 實(shí)施例1
[0035]如圖1所示，一種流體分配管道橫截面漸變的燃料電池堆，由多塊單電池1層疊而成，各單電池1由雙極板與膜電極三合一組件交替疊合而成。該電池堆還包括兩塊集流面板 2和用于固定電池堆的緊固件4,集流面板2分別設(shè)置在燃料電池堆的底層和頂層并通過緊固件4固定，緊固件4為鋼帶或拉緊螺栓。該燃料電池堆包括位于燃料電池堆中央的反應(yīng)區(qū)域以及反應(yīng)區(qū)域兩側(cè)的流體分配區(qū)域，兩側(cè)流體分配區(qū)域內(nèi)均設(shè)有流體分配管道，各單電池1上的反應(yīng)區(qū)域橫截面相同，兩側(cè)流體分配區(qū)域橫截面逐層漸變，相應(yīng)地，各單電池1上對(duì)應(yīng)的流體分配管道橫截面逐層漸變，進(jìn)而使燃料電池堆的流體分配區(qū)域縱剖面呈梯形狀或倒梯形狀，同時(shí)燃料電池堆的各流體分配區(qū)域內(nèi)的流體分配管道縱剖面呈與之相匹配的梯形狀或倒梯形狀。燃料電池堆的兩側(cè)流體分配區(qū)域內(nèi)均設(shè)有3個(gè)流體分配管道，分別連接燃料電池堆的燃料輸入管道、燃料輸出管道、氧化劑輸入管道、氧化劑輸出管道、冷卻劑輸入管道和冷卻劑輸出管道，圖1中統(tǒng)一表示為進(jìn)出管道3。
[0036]各單電池1上的兩側(cè)流體分配區(qū)域橫截面逐層漸變方式如下:各單電池1上兩側(cè)流體分配區(qū)域的寬度均保持不變，且等于反應(yīng)區(qū)域的寬度，各單電池1上兩側(cè)流體分配區(qū)域的長度均按設(shè)定尺寸逐層遞減;相應(yīng)地，各單電池1上兩側(cè)流體分配區(qū)域內(nèi)對(duì)應(yīng)的流體分配管道橫截面的長度均按相同的設(shè)定尺寸逐層遞減。上述的變化方式中的設(shè)定尺寸為1mm? 10mm。該實(shí)施例中各單電池1上兩側(cè)流體分配區(qū)域內(nèi)對(duì)應(yīng)的流體分配管道橫截面呈矩形，且上述設(shè)定尺寸為2mm。
[0037]具體地，該實(shí)施例中燃料電池堆采用12塊單電池1層疊而成，如圖2所示為該實(shí)施例中雙極板的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中L1為本實(shí)施例燃料電池堆的第一塊雙極板的長度，L2為本實(shí)施例燃料電池堆的第一塊雙極板的寬度，L3為本實(shí)施例燃料電池堆的第一塊雙極板上兩側(cè)流體分配區(qū)域的長度，L4為本實(shí)施例燃料電池堆的第一塊雙極板上兩側(cè)的流體分配區(qū)域內(nèi)流體分配管道橫截面的長度。具體的第一塊雙極板長度為Amm，寬度為Bmm，第一塊雙極板上兩側(cè)流體分配區(qū)域的長度均為Dmm，第一塊雙極板上兩側(cè)的流體分配區(qū)域內(nèi)流體分配管道橫截面的長度為Cmm;按照上述方式進(jìn)行變化，第二塊雙極板上流體分配區(qū)域的長度均減少2_，同時(shí)雙極板上對(duì)應(yīng)設(shè)置的流體分配管道橫截面的長度也減少2_，由此可見，第二塊雙極板上兩側(cè)流體分配區(qū)域的長度均為(D-2)mm，第二塊雙極板的長度為(A-4)mm，流體分配管道橫截面的長度為(C-2)mm;依此類推，最后一塊雙極板(即本實(shí)施例中第12塊雙極板) 上兩側(cè)流體分配區(qū)域的長度均為(D-22)mm，最后一塊雙極板(即本實(shí)施例中第12塊雙極板) 的長度為(A-44)mm，相應(yīng)地該雙極板上兩側(cè)流體分配區(qū)域內(nèi)流體分配管道橫截面的長度為 (C_22)mm〇
[0038]如圖3所示為該實(shí)施例中電極的結(jié)構(gòu)示意圖，每塊單電池1中的電極與上述雙極板均是配套設(shè)計(jì)的，12塊電極的尺寸變化與上述雙極板的變化方式一致，同時(shí)燃料電池堆中的每一塊電極有效反應(yīng)區(qū)域橫截面相同，即圖中燃料電池堆的第一塊電極的有效反應(yīng)區(qū)域 Q11直至燃料電池堆的最后一塊電極的有效反應(yīng)區(qū)域Qln均完全相同。
[0039]如圖4所示為該實(shí)施例的燃料電池堆的縱剖面示意圖，從圖中可以看出由于各單電池1上兩側(cè)流體分配區(qū)域的長度均按設(shè)定尺寸逐層遞減，從而使得燃料電池堆兩側(cè)流體分配區(qū)域縱剖面呈梯形狀，且兩側(cè)流體分配區(qū)域縱剖面的兩個(gè)梯形為呈鏡像對(duì)稱分布。相應(yīng)地，各單電池1上流體分配區(qū)域內(nèi)對(duì)應(yīng)的流體分配管道橫截面的長度均按相同設(shè)定尺寸逐層遞減，使得各流體分配區(qū)域內(nèi)的流體分配管道縱剖面呈與流體分配區(qū)域縱剖面相匹配的梯形狀。
[0040]現(xiàn)有的燃料電池堆通過大小完全一致的單電池1進(jìn)行堆疊串聯(lián)，且每個(gè)單電池1上的流體分配管道橫截面積均是相同的，將該實(shí)施例的燃料電池堆和現(xiàn)有的燃料電池堆相比，該實(shí)施例的燃料電池堆重量有所減輕，一方面節(jié)約了材料，節(jié)約了成本，另一方面有效提高了燃料電池堆的功率密度。[0041 ] 實(shí)施例2
[0042]如圖1所示，該實(shí)施例中燃料電池堆外形與實(shí)施例1相同，不同點(diǎn)在于該燃料電池堆中各單電池1上兩側(cè)流體分配區(qū)域內(nèi)對(duì)應(yīng)的流體分配管道橫截面呈腰形，其余均與實(shí)施例1相同。
[0043]如圖5所示為該實(shí)施例中雙極板的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中L1為本實(shí)施例燃料電池堆的第一塊雙極板的長度，L2為本實(shí)施例燃料電池堆的第一塊雙極板的寬度，L3為本實(shí)施例燃料電池堆的第一塊雙極板上兩側(cè)流體分配區(qū)域的長度，L4為本實(shí)施例燃料電池堆的第一塊雙極板上兩側(cè)的流體分配區(qū)域內(nèi)流體分配管道橫截面長度，這里流體分配管道橫截面長度即為腰形截面的長度。具體地，各單電池1的雙極板的尺寸以及流體分配管道橫截面的尺寸大小均與實(shí)施例1相同。
[0044]如圖6所示為該實(shí)施例中電極的結(jié)構(gòu)示意圖，每塊單電池1中的電極與上述雙極板均是配套設(shè)計(jì)的，12塊電極的尺寸變化與上述雙極板的變化方式一致，同時(shí)燃料電池堆的中每一塊電極有效反應(yīng)區(qū)域尺寸相同，即圖中燃料電池堆的第一塊電極的有效反應(yīng)區(qū)域 Q21直至燃料電池堆的最后一塊電極的有效反應(yīng)區(qū)域Q2n均完全相同，同時(shí)該實(shí)施例中電極有效反應(yīng)區(qū)域尺寸與實(shí)施例1中的電極有效反應(yīng)區(qū)域尺寸也完全相同。[〇〇45]該實(shí)施例中燃料電池堆的縱剖面與實(shí)施例1燃料電池堆的縱剖面相同，如圖4所示，因此與實(shí)施例1相同，該實(shí)施例的燃料電池堆重量有所減輕，一方面節(jié)約了材料，節(jié)約了成本，另一方面有效提高了燃料電池堆的功率密度。
[0046]實(shí)施例3
[0047]如圖7所示，一種流體分配管道橫截面漸變的燃料電池堆，由多塊單電池1層疊而成，各單電池1由雙極板與膜電極三合一組件交替疊合而成。該電池堆還包括兩塊集流面板 2和用于固定電池堆的緊固件4,集流面板2分別設(shè)置在燃料電池堆的底層和頂層并通過緊固件4固定，緊固件4為鋼帶或拉緊螺栓。該燃料電池堆包括位于燃料電池堆中央的反應(yīng)區(qū)域以及反應(yīng)區(qū)域兩側(cè)的流體分配區(qū)域，兩側(cè)流體分配區(qū)域內(nèi)均設(shè)有流體分配管道，各單電池1上的反應(yīng)區(qū)域橫截面相同，兩側(cè)流體分配區(qū)域橫截面逐層漸變，相應(yīng)地，各單電池1上對(duì)應(yīng)的流體分配管道橫截面逐層漸變，進(jìn)而使燃料電池堆的流體分配區(qū)域縱剖面呈梯形狀或倒梯形狀，同時(shí)燃料電池堆的各流體分配區(qū)域內(nèi)的流體分配管道縱剖面呈與之相匹配的梯形狀或倒梯形狀。燃料電池堆的兩側(cè)流體分配區(qū)域內(nèi)均設(shè)有3個(gè)流體分配管道，分別連接燃料電池堆的燃料輸入管道、燃料輸出管道、氧化劑輸入管道、氧化劑輸出管道、冷卻劑輸入管道和冷卻劑輸出管道，圖7中統(tǒng)一表示為進(jìn)出管道3。[〇〇48]該實(shí)施例中各單電池1上的兩側(cè)流體分配區(qū)域橫截面逐層漸變方式如下:各單電池1上兩側(cè)流體分配區(qū)域的寬度均保持不變，且等于反應(yīng)區(qū)域的寬度，各單電池1上一側(cè)流體分配區(qū)域的長度按設(shè)定尺寸逐層遞減，另一側(cè)流體分配區(qū)域的長度按相同的設(shè)定尺寸逐層遞增，且每塊單電池1上兩側(cè)流體分配區(qū)域的長度之和相等;相應(yīng)地，各單電池1上流體分配區(qū)域的長度逐層遞減一側(cè)的流體分配區(qū)域內(nèi)對(duì)應(yīng)的流體分配管道橫截面的長度均按相同設(shè)定尺寸逐層遞減，各單電池1上流體分配區(qū)域的長度逐層遞增一側(cè)的流體分配區(qū)域內(nèi)對(duì)應(yīng)的流體分配管道橫截面的長度均按相同設(shè)定尺寸逐層遞增。上述的變化方式中的設(shè)定尺寸為1_?10_。該實(shí)施例中各單電池1上兩側(cè)流體分配區(qū)域內(nèi)對(duì)應(yīng)的流體分配管道橫截面呈矩形，且上述設(shè)定尺寸為2mm。
[0049]該實(shí)施例中燃料電池堆與實(shí)施例1相同，仍采用12塊單電池1層疊而成，如圖8所示為雙極板的結(jié)構(gòu)示意圖，該實(shí)施例中R1為本實(shí)施例第一塊雙極板的長度，R2為第一塊雙極板的寬度，R3為第一塊雙極板上左側(cè)流體分配區(qū)域的長度，R4為第一塊雙極板上右側(cè)流體分配區(qū)域的長度，R5為第一塊雙極板上左側(cè)流體分配區(qū)域內(nèi)分配管道橫截面的長度，R6為第一塊雙極板上右側(cè)流體分配區(qū)域內(nèi)分配管道橫截面的長度，該燃料電池堆中每一塊雙極板外形長度和寬度均相同，每一塊雙極板長度設(shè)定為(A-22)mm，寬度相應(yīng)設(shè)定為Bmm，第一塊雙極板上左側(cè)流體分配區(qū)域的長度為Dmm，右側(cè)流體分配區(qū)域的長度為(D-22)mm，相應(yīng)地，第一塊雙極板上左側(cè)流體分配區(qū)域內(nèi)流體分配管道橫截面的長度為Cmm，右側(cè)流體分配區(qū)域內(nèi)流體分配管道橫截面的長度為(C-22)mm;按照上述方式進(jìn)行變化，則第二塊雙極板上左側(cè)流體分配區(qū)域的長度為(D-2)mm，右側(cè)流體分配區(qū)域的長度為(D-20)mm，相應(yīng)地，第二塊雙極板上的左側(cè)流體分配區(qū)域內(nèi)流體分配管道橫截面的長度為(C-2)mm，右側(cè)流體分配區(qū)域內(nèi)流體分配管道橫截面的長度為(C-20)mm;以此類推，最后一塊雙極板(即本實(shí)施例中第12塊雙極板)上左側(cè)流體分配區(qū)域的長度為(D-22)mm，右側(cè)流體分配區(qū)域的長度為 Dmm，相應(yīng)地，最后一塊雙極板(即本實(shí)施例中第12塊雙極板)上的左側(cè)流體分配區(qū)域內(nèi)分配管道橫截面的長度為(C-22)mm，右側(cè)流體分配區(qū)域內(nèi)分配管道橫截面的長度為Cmm。
[0050]如圖9所示為該實(shí)施例中電極的結(jié)構(gòu)示意圖，每塊單電池1中的電極與上述雙極板均是配套設(shè)計(jì)的，12塊電極的尺寸變化與上述雙極板的變化方式一致，同時(shí)燃料電池堆的中每一塊電極有效反應(yīng)區(qū)域尺寸相同，即圖中燃料電池堆的第一塊電極的有效反應(yīng)區(qū)域 Q31直至燃料電池堆的最后一塊電極的有效反應(yīng)區(qū)域Q3n均完全相同，同時(shí)該實(shí)施例中的電極有效反應(yīng)區(qū)域尺寸與實(shí)施例1中的電極有效反應(yīng)區(qū)域和實(shí)施例2中的電極有效反應(yīng)區(qū)域也完全相同。
[0051]如圖10所示為該實(shí)施例的燃料電池堆的縱剖面示意圖，從圖中可以看出燃料電池堆的各單電池1上一側(cè)流體分配區(qū)域的長度按設(shè)定尺寸逐層遞減，從而使得該側(cè)流體分配區(qū)域縱剖面呈梯形狀，燃料電池堆的各單電池1上另一側(cè)流體分配區(qū)域的長度按相同的設(shè)定尺寸逐層遞增，從而使得該側(cè)流體分配區(qū)域縱剖面呈倒梯形狀。相應(yīng)地，各單電池1上兩側(cè)流體分配區(qū)域內(nèi)對(duì)應(yīng)的分配管道橫截面的長度均按所在流體分配區(qū)域變化方式進(jìn)行相應(yīng)變化，因此從燃料電池堆的縱剖面示意圖中可以看出，燃料電池堆的各流體分配區(qū)域內(nèi)的流體分配管道縱剖面呈與流體分配區(qū)域縱剖面相匹配的梯形狀或倒梯形狀。[〇〇52]與實(shí)施例1和實(shí)施例2相同，相比于現(xiàn)有的燃料電池堆，該實(shí)施例的燃料電池堆重量有所減輕，一方面節(jié)約了材料，節(jié)約了成本，另一方面有效提高了燃料電池堆的功率密度。
[0053]實(shí)施例4
[0054]如圖7所示，該實(shí)施例中燃料電池堆外形與實(shí)施例3相同，不同點(diǎn)在于該燃料電池堆中各單電池1上兩側(cè)流體分配區(qū)域內(nèi)對(duì)應(yīng)的流體分配管道橫截面呈腰形，其余均與實(shí)施例3相同。
[0055]如圖11所示為該實(shí)施例中雙極板的結(jié)構(gòu)示意圖，R1為本實(shí)施例第一塊雙極板的長度，R2為第一塊雙極板的寬度，R3為第一塊雙極板上左側(cè)流體分配區(qū)域的長度，R4為第一塊雙極板上右側(cè)流體分配區(qū)域的長度，R5為第一塊雙極板上左側(cè)流體分配區(qū)域內(nèi)分配管道橫截面的長度，R6為第一塊雙極板上右側(cè)流體分配區(qū)域內(nèi)分配管道橫截面的長度，這里兩側(cè)流體分配管道截面長度即為圖中腰形截面的長度。具體地，各單電池1中的雙極板的尺寸以及流體分配管道橫截面的尺寸大小均與實(shí)施例3相同。
[0056]如圖12所示為該實(shí)施例中電極的結(jié)構(gòu)示意圖，每塊單電池1中的電極與上述雙極板均是配套設(shè)計(jì)的，12塊電極的尺寸變化與上述雙極板的變化方式一致，同時(shí)燃料電池堆的中每一塊電極有效反應(yīng)區(qū)域尺寸相同，即圖中燃料電池堆的第一塊電極的有效反應(yīng)區(qū)域 Q41直至燃料電池堆的最后一塊電極的有效反應(yīng)區(qū)域Q4n完全相同，同時(shí)該實(shí)施例中的電極有效反應(yīng)區(qū)域與實(shí)施例1、實(shí)例2以及實(shí)施例3中的電極有效反應(yīng)區(qū)域也完全相同。
[0057]該實(shí)施例中燃料電池堆的縱剖面與實(shí)施例3燃料電池縱剖面相同，如圖10所示，因此與實(shí)施例3相同，該實(shí)施例的燃料電池堆重量有所減輕，一方面節(jié)約了材料，節(jié)約了成本， 另一方面有效提高了燃料電池堆的功率密度。[〇〇58]上述4個(gè)實(shí)施例僅為本實(shí)用新型典型的實(shí)施方式，4個(gè)實(shí)施例中燃料電池堆的單電池個(gè)數(shù)完全相同，整個(gè)燃料電池堆的發(fā)電功率也完全相同，而燃料電池堆兩側(cè)流體分配區(qū)域橫截面逐層漸變的變化方式、流體分配管道橫截面的形狀以及電堆集成方式有所區(qū)別， 本實(shí)用新型的流體分配管道橫截面形狀不限于上述實(shí)施例中的矩形或腰形，也可以是圓形或其他形狀，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種流體分配管道橫截面漸變的燃料電池堆，由多塊單電池(1)層疊而成，該燃料電 池堆包括位于燃料電池堆中央的反應(yīng)區(qū)域以及反應(yīng)區(qū)域兩側(cè)的流體分配區(qū)域，兩側(cè)流體分 配區(qū)域內(nèi)均設(shè)有流體分配管道，其特征在于，各單電池(1)上的反應(yīng)區(qū)域橫截面相同，兩側(cè) 流體分配區(qū)域橫截面逐層漸變，相應(yīng)地，各單電池(1)上對(duì)應(yīng)的流體分配管道橫截面逐層漸 變，進(jìn)而使燃料電池堆的流體分配區(qū)域縱剖面呈梯形狀或倒梯形狀，同時(shí)燃料電池堆的各 流體分配區(qū)域內(nèi)的流體分配管道縱剖面呈與之相匹配的梯形狀或倒梯形狀。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種流體分配管道橫截面漸變的燃料電池堆，其特征在于，各 單電池(1)上的兩側(cè)流體分配區(qū)域橫截面逐層漸變方式如下:各單電池(1)上兩側(cè)流體分配區(qū)域的寬度均保持不變，且等于反應(yīng)區(qū)域的寬度，各單電 池(1)上兩側(cè)流體分配區(qū)域的長度均按設(shè)定尺寸逐層遞減；相應(yīng)地，各單電池(1)上兩側(cè)流體分配區(qū)域內(nèi)對(duì)應(yīng)的流體分配管道橫截面的長度均按 相同的設(shè)定尺寸逐層遞減。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種流體分配管道橫截面漸變的燃料電池堆，其特征在于，各 單電池(1)上的兩側(cè)流體分配區(qū)域橫截面逐層漸變方式如下:各單電池(1)上兩側(cè)流體分配區(qū)域的寬度均保持不變，且等于反應(yīng)區(qū)域的寬度，各單電 池(1)上一側(cè)流體分配區(qū)域的長度按設(shè)定尺寸逐層遞減，另一側(cè)流體分配區(qū)域的長度按相 同的設(shè)定尺寸逐層遞增，且每塊單電池(1)上兩側(cè)流體分配區(qū)域的長度之和相等；相應(yīng)地，各單電池(1)上流體分配區(qū)域的長度逐層遞減一側(cè)的流體分配區(qū)域內(nèi)對(duì)應(yīng)的 流體分配管道橫截面的長度均按相同設(shè)定尺寸逐層遞減，流體分配區(qū)域的長度逐層遞增一 側(cè)的流體分配區(qū)域內(nèi)對(duì)應(yīng)的流體分配管道橫截面的長度均按相同設(shè)定尺寸逐層遞增。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種流體分配管道橫截面漸變的燃料電池堆，其特征在 于，所述的設(shè)定尺寸為1mm?10mm〇5.根據(jù)權(quán)利要求1?3任一項(xiàng)所述的一種流體分配管道橫截面漸變的燃料電池堆，其特 征在于，燃料電池堆的兩側(cè)流體分配區(qū)域內(nèi)均設(shè)有3個(gè)流體分配管道，分別連接燃料電池堆 的燃料輸入管道、燃料輸出管道、氧化劑輸入管道、氧化劑輸出管道、冷卻劑輸入管道和冷 卻劑輸出管道。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種流體分配管道橫截面漸變的燃料電池堆，其特征在于，該 電池堆還包括兩塊集流面板(2)和用于固定電池堆的緊固件(4)，所述的集流面板(2)分別 設(shè)置在燃料電池堆的底層和頂層并通過緊固件(4)固定。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種流體分配管道橫截面漸變的燃料電池堆，其特征在于，所 述的緊固件(4)為鋼帶或拉緊螺栓。
【文檔編號(hào)】H01M8/04GK205583041SQ201620254615
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年3月30日
【發(fā)明人】張禾, 李麗
【申請(qǐng)人】上海神力科技有限公司