一种氢燃料电池电堆的制作方法

1.本实用新型涉及氢燃料电池技术领域，特别涉及一种氢燃料电池电堆。


背景技术：

2.电堆包括端板和单体，如图1所示，端板包括第一端板100和第二端板200，第一端板100和第二端板200之间层叠设置单体，具体的，单体包括双极板300和膜电极400，双极板300包括两个单极板，电堆内依次层叠布置第一端板100、双极板300、膜电极400、双极板300、膜电极400、
……
、双极板300和第二端板200。
3.位于电堆中间的双极板用于对位于双极板两侧的膜电极进行冷却，靠近第二端板200的双极板中的阴极板310的空气流道较大，而阴极板310上的冷却流道320的截面积相对较小，使得靠近第二端板200的单体出现过热的问题，导致质子交换膜湿度低于设计值，过低的湿度会加速膜电极的衰减。
4.因此，如何解决氢燃料电堆靠近端板的单体寿命衰减的问题，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型提供了一种氢燃料电池电堆，以解决氢燃料电堆靠近端板的单体寿命衰减的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
7.一种氢燃料电池电堆，包括中间双极板、膜电极、第一端部双极板和第一端板，
8.所述中间双极板包括第一单极板和第二单极板，所述第一单极板与所述第二单极板贴合的一侧设置有第一冷却流道，所述第二单极板与所述第一单极板贴合的一侧设置有与所述第一冷却流道位置对应且连通第二冷却流道；
9.所述第一端部双极板位于所述第一端板和所述膜电极之间，所述第一端部双极板包括阴极板和端部单极板，所述阴极板相对于所述端部单极板靠近所述第一单极板，所述阴极板与所述膜电极贴合，所述阴极板与所述端部单极板贴合的一侧设置有第三冷却流道，所述第三冷却流道和所述端部单极板与所述阴极板贴合的一侧构成第一冷却腔，所述第一冷却腔的容积大于所述第二冷却流道的容积。
10.优选地，在上述氢燃料电池电堆中，所述第三冷却流道沿平行于所述阴极板方向的截面积大于所述第二冷却流道沿平行于所述阴极板方向的截面积。
11.优选地，在上述氢燃料电池电堆中，所述第三冷却流道沿垂直于所述阴极板方向的截面积大于所述第二冷却流道沿垂直于所述阴极板方向的截面积。
12.优选地，在上述氢燃料电池电堆中，所述第三冷却流道沿平行于所述阴极板方向的截面形状为矩形。
13.优选地，在上述氢燃料电池电堆中，所述第三冷却流道沿垂直于所述阴极板方向的截面形状为矩形。
14.优选地，在上述氢燃料电池电堆中，所述端部单极板上开设有与所述第三冷却流道位置对应且连通的第四冷却流道，所述第四冷却流道和所述第三冷却流道构成所述第一冷却腔。
15.优选地，在上述氢燃料电池电堆中，所述第四冷却流道的容积至多与所述第三冷却流道的容积相等。
16.优选地，在上述氢燃料电池电堆中，所述第三冷却流道与所述阴极板一体成型。
17.优选地，在上述氢燃料电池电堆中，第四冷却流道与所述端部单极板一体成型。
18.优选地，在上述氢燃料电池电堆中，所述第三冷却流道各处的截面积相等。
19.从上述技术方案可以看出，本实用新型提供的氢燃料电池电堆，包括双极板、第一端部双极板和第一端板。本技术改变了用于冷却包括第一端部双极板的单体的第一冷却腔的截面积，减小了冷却液在第一端部双极板的第一冷却腔内的流动阻力，增加了第一冷却腔内的冷却液的量，增强了第一端部双极板的冷却能力，增加了冷却液带走的单体的热量，以增强对单体的冷却效果，避免靠近第一端板的单体出现过热的问题。通过对单体过热的现象进行抑制，可以避免质子交换膜湿度低于设计值，避免因为湿度过低加速膜电极的衰减；同时减缓氢燃料电池电堆的密封件的老化。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为现有技术提供的氢燃料电池电堆的结构示意图；
22.图2为本实用新型第一个实施例提供的氢燃料电池电堆的结构示意图；
23.图3为本实用新型第二个实施例提供的氢燃料电池电堆的结构示意图；
24.图4为本实用新型第三个实施例提供的氢燃料电池电堆的结构示意图。
25.附图说明如下：
26.100、左端板，200、右端板，300、双极板，400、膜电极；
27.310、阴极板，320、冷却流道；
28.1、中间双极板，11、第一单极板，12、第二单极板，13、第一冷却流道，14、第二冷却流道，2、膜电极，3、第一端部双极板，31、阴极板，32、端部单极板，33、第四冷却流道，34、第三冷却流道，4、第一端板。
具体实施方式
29.本实用新型公开了一种氢燃料电池电堆，以解决氢燃料电堆靠近端板的单体寿命衰减的问题。
30.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
31.请参阅图1-图4。
32.本实用新型公开了一种氢燃料电池电堆，包括中间双极板1、膜电极2、第一端部双极板3和第一端板4。
33.还包括第二端板和第二端部双极板，其中第一端板4和第二端板位于氢燃料电池电堆的两端。此处需要说明的是，第一端部双极板3和第二端部单极板32均为双极板，本技术中命名靠近第一端板4的双极板为第一端部双极板3，靠近第二端板的双极板为第二端部双极板。
34.双极板与膜电极2构成氢燃料电池电堆的单体，多个单体层叠布置在第一端板4和第二端板之间。
35.如图2、3和4所示，中间双极板1包括第一单极板11和第二单极板12，第一单极板11与第二单极板12贴合的一侧设置有第一冷却流道13，第二单极板12与第一单极板11贴合的一侧设置有与第一冷却流道13位置对应且连通的第二冷却流道14。
36.第二端部双极板位于第二端板和膜电极2之间，第二端部双极板包括阳极板和端部单极板32。
37.第一端部双极板3位于第一端板4和膜电极2之间，第一端部双极板3包括阴极板31(相当于中间双极板1中的第二单极板12)和端部单极板32(相当于中间双极板1中的第一单极板11)，阴极板31相对于端部单极板32靠近第一单极板11，阴极板31与膜电极2贴合，且阴极板31与膜电极2贴合的一侧设置有氧通道。
38.阴极板31与端部单极板32贴合的一侧设置有第三冷却流道34，第三冷却流道34和端部单极板32与阴极板31贴合的一侧构成第一冷却腔，第一冷却腔的容积大于第二冷却流道14的容积。
39.本技术改变了用于冷却包括第一端部双极板3的单体的第一冷却腔的截面积，减小了冷却液在第一端部双极板3的第一冷却腔内的流动阻力，增加了第一冷却腔内的冷却液的量，增强了第一端部双极板3的冷却能力，增加了冷却液带走的单体的热量，以增强对单体的冷却效果，避免靠近第一端板4的单体出现过热的问题。
40.通过对单体过热的现象进行抑制，可以避免质子交换膜湿度低于设计值，避免因为湿度过低加速膜电极2的衰减；同时减缓氢燃料电池电堆的密封件的老化。
41.现有技术中第二冷却流道14的截面积小于第一冷却流道13的截面积，第三冷却流道34的截面积与第二冷却流道14的截面积相等。
42.本技术公开了两种用于降低第一端部双极板3的冷却能力的手段。
43.实施例一，增大第三冷却流道34的容积，此时第三冷却流道34的容积大于第二冷却流道14的容积；
44.实施例一中，增大第三冷却流道34的容积的具体操作可以为增大第三冷却流道34沿平行于阴极板31方向的截面积和/或增大第四冷却流道3沿垂直于阴极板31方向的截面积。
45.实施例二，在端部单极板32上开设与第三冷却流道34位置对应且连通的第四冷却流道33，第三冷却流道34与第四冷却流道33构成第一冷却腔。
46.优选地，本技术中第三冷却流道34与阴极板31一体成型，第四冷却流道33与端部单极板32一体成型。
47.如图3和4，公开了两种第四冷却流道33的设置形状，沿垂直于端部单极板32方向的截面可以为深度较深宽度较窄的矩形，也可以为深度较小宽度较大的矩形。
48.为了保证对单体各处的冷却效果，本技术中第三冷却流道34各处的截面积相等。
49.如图2和3所示，第三冷却流道34沿平行于阴极板方向的截面形状为矩形；
50.第四冷却流道沿垂直于阴极板方向的截面形状为矩形。
51.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。