一种开放式风冷型氢燃料电池电堆结构的制作方法

本发明涉及氢燃料电池，具体为一种开放式风冷型氢燃料电池电堆结构。

背景技术：

1、氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置，其基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极，氢燃料电池对环境无污染，如上所述，燃料电池只会产生水和热，如果氢是通过可再生能源产生的(光伏电池板、风能发电等)，整个循环就是彻底地不产生有害物质排放的过程。

2、氢燃料电池电堆按照冷却方式可分为冷却液(一般为水和乙二醇等混合液)冷却(以下简称“水冷”)和空气冷却(以下简称“风冷”)两种电堆，两者各有优缺点，水冷电堆由于冷却液热容量相比空气高很多，散热效率高，电堆体积小，但是水冷子系统相对比较复杂，不仅包括冷却液循环系统，同时极板设计要考虑冷却液与空气及氢气三个流道兼容问题，设计和制造难度较风冷大，成本高。

3、由于氢燃料电池在工作反应时会产生反应水，而目前的开放式风冷型电池电堆结构不能很好地利用该反应水来辅助散热效果，会被直接处理造成浪费，且开放式风冷型电池电堆结构的散热板处容易积累大量灰尘，不及时清理的话会影响到散热效果。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种开放式风冷型氢燃料电池电堆结构，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种开放式风冷型氢燃料电池电堆结构，包括外壳，所述外壳顶部固定安装有顶盖，所述外壳左端侧壁内部固定安装有氢气管和氧气管，所述外壳左端侧壁开设有贯穿的出气口，所述外壳内部设置有电池本体，所述电池本体内部包括膜电极组件、双极板、流道和端板，所述外壳上设置有散热组件和转动机构，所述散热组件包括：

4、圆罩，所述外壳右端侧壁内部固定安装有圆罩，所述圆罩右端内壁固定安装有伺服电机，所述伺服电机左端输出端固定安装有转轴，所述转轴外侧固定安装有扇叶；

5、固定块，所述外壳左右方向内壁均固定安装有固定块，所述固定块外壁贴合所述电池本体左右方向上的外壁，所述外壳前后方向内壁均固定安装有u型块，所述u型块外壁贴合所述电池本体前后方向上的外壁；

6、斜槽，所述外壳底部开设有斜槽，所述斜槽位于所述u型块的正下方，所述外壳右端底部开设有汇集槽，所述汇集槽位于所述固定块的正下方，所述斜槽整体呈左高右低状，所述圆罩外侧套设有散热管，所述散热管一端固定安装于所述外壳右端侧壁内部，所述散热管另一端与外部抽水组件连接，所述斜槽、汇集槽和散热管三者内部相连通。

7、优选的，所述电池本体设置有多组，且多组所述电池本体线性阵列在所述外壳内部，且相邻的两组所述电池本体外壁相互贴合，共同构成电池电堆结构。

8、优选的，所述固定块设置有两组，且两组所述固定块以所述外壳前后方向的水平中线为镜像轴镜像设置在外壳左右两端，所述u型块设置有两组，且两组所述u型块以所述外壳左右方向的水平中线为镜像轴镜像设置在外壳前后两端，从而使得散热效果更好。

9、优选的，所述转动机构包括水平杆，所述圆罩左端内部固定安装有水平杆，所述水平杆位于所述扇叶的左侧，所述水平杆中心内部固定安装有减速器，所述圆罩左端内部固定安装有竖向杆，所述竖向杆位于水平杆的左侧，所述竖向杆内部转动安装有细杆，所述减速器右端传动连接转轴，所述减速器左端传动连接细杆。

10、优选的，所述细杆外侧固定安装有凸轮，所述凸轮远离所述细杆的一端铰接有长杆，所述长杆远离所述凸轮的一端铰接有长滑块，所述外壳右端侧壁开设有长槽，所述长槽位于所述竖向杆的正下方，所述长滑块滑动安装于长槽内部，所述散热管与长槽二者内部相连通。

11、优选的，所述散热管外侧固定安装有水囊，所述水囊与散热管内部相连通，所述圆罩底端的弧形侧壁内部滑动安装有弧形散热板，所述水囊位于弧形散热板的底部，所述弧形散热板顶部固定安装有底块，所述圆罩内壁固定安装有顶块，所述底块位于顶块的正下方，所述顶块与底块之间固定安装有小弹簧。

12、优选的，所述水囊上设置有辅助机构，所述水囊顶端的弧形侧壁内部固定安装有进水套，所述水囊底端的弧形侧壁内部固定安装有出水套，所述进水套和出水套均位于所述散热管内部，所述水囊内部固定安装有复位弹簧，所述复位弹簧设置有多组，且多组所述复位弹簧以所述水囊圆形截面圆心为阵列中心等间距圆周阵列在水囊内部，从而使得水囊的复位效果更好。

13、优选的，所述出水套的弧形侧壁内部开设有短槽，所述短槽内部滑动安装有短滑块，所述短滑块顶部固定安装有连杆，所述连杆顶部固定安装有锥形罩，所述锥形罩底部外径与出水套内径相适配，所述出水套顶部固定安装有挡块，所述挡块位于所述短滑块的正上方，挡块防止短滑块向上运动过度运动出短槽。

14、优选的，所述外壳内部设置有移动组件，所述长滑块前后方向的外壁铰接安装有短杆，所述短杆远离所述长滑块的一端铰接安装有方板，所述方板滑动安装于所述外壳底部内部，所述方板底部固定安装有刷杆，所述刷杆底部贴合所述汇集槽内部底面。

15、优选的，所述短杆、方板以及刷杆设置有两组，且两组所述短杆、方板以及刷杆均以所述长滑块左右方向的水平中线为镜像轴镜像设置在所述长槽前后两端，从而使得扰流清理效果更好。

16、与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

17、1、该开放式风冷型氢燃料电池电堆结构，为了更好地对电池本体进行风冷散热，通过设置有散热组件，当启动圆罩内的伺服电机，从而配合转轴使得扇叶转动，从而对外壳内部的电池本体进行风冷散热，同时配合固定块、u型块、斜槽和汇集槽，使得电池本体工作反应产生的水进入散热管内部，从而对伺服电机进行水冷散热，从而使得伺服电机更好地工作，继而对电池本体进行风冷散热的效果更好。

18、2、该开放式风冷型氢燃料电池电堆结构，为了使得散热效果更好，通过设置有转动机构，当转轴转动时，配合水平杆、减速器、竖向杆、细杆、凸轮和长杆，使得长滑块在长槽内部做上下往复运动，从而间歇性地截断反应水，配合底块、顶块和小弹簧，使得水囊间歇性地顶起弧形散热板，从而弧形散热板内部不易积灰，继而使得散热效果更好。

19、3、该开放式风冷型氢燃料电池电堆结构，为了使得水囊更好地顶起弧形散热板，通过设置有辅助机构，配合复位弹簧、短槽、短滑块、连杆、锥形罩和挡块，使得大量的反应水通过进水套进入水囊内部，少量的反应水通过出水套进入水囊内部，从而使得水囊顶端的形变效果更好，继而使得水囊能更好地顶起弧形散热板。

20、4、该开放式风冷型氢燃料电池电堆结构，为了防止反应水内部杂质影响散热效果，通过设置有移动组件，当长滑块上下往复运动时，配合短杆和方板，使得刷杆在汇集槽内部做前后方向上的往复运动，从而对汇集槽内部的反应水内部杂质进行扰流打散，继而防止反应水内部杂质堵塞汇集槽和散热管，继而避免影响散热效果。

技术特征：

1.一种开放式风冷型氢燃料电池电堆结构，包括外壳(1)，所述外壳(1)顶部固定安装有顶盖(2)，所述外壳(1)左端侧壁内部固定安装有氢气管(3)和氧气管(4)，所述外壳(1)左端侧壁开设有贯穿的出气口(5)，所述外壳(1)内部设置有电池本体(6)，所述电池本体(6)内部包括膜电极组件(61)、双极板(62)、流道(63)和端板(64)，其特征在于：所述外壳(1)上设置有散热组件(7)和转动机构(8)，所述散热组件(7)包括：

2.根据权利要求1所述的开放式风冷型氢燃料电池电堆结构，其特征在于：所述电池本体(6)设置有多组，且多组所述电池本体(6)线性阵列在所述外壳(1)内部，且相邻的两组所述电池本体(6)外壁相互贴合，共同构成电池电堆结构。

3.根据权利要求1所述的开放式风冷型氢燃料电池电堆结构，其特征在于：所述固定块(75)设置有两组，且两组所述固定块(75)以所述外壳(1)前后方向的水平中线为镜像轴镜像设置在外壳(1)左右两端，所述u型块(76)设置有两组，且两组所述u型块(76)以所述外壳(1)左右方向的水平中线为镜像轴镜像设置在外壳(1)前后两端。

4.根据权利要求1所述的开放式风冷型氢燃料电池电堆结构，其特征在于：所述转动机构(8)包括水平杆(81)，所述圆罩(71)左端内部固定安装有水平杆(81)，所述水平杆(81)位于所述扇叶(74)的左侧，所述水平杆(81)中心内部固定安装有减速器(82)，所述圆罩(71)左端内部固定安装有竖向杆(83)，所述竖向杆(83)位于水平杆(81)的左侧，所述竖向杆(83)内部转动安装有细杆(84)，所述减速器(82)右端传动连接转轴(73)，所述减速器(82)左端传动连接细杆(84)。

5.根据权利要求4所述的开放式风冷型氢燃料电池电堆结构，其特征在于：所述细杆(84)外侧固定安装有凸轮(85)，所述凸轮(85)远离所述细杆(84)的一端铰接有长杆(86)，所述长杆(86)远离所述凸轮(85)的一端铰接有长滑块(87)，所述外壳(1)右端侧壁开设有长槽(88)，所述长槽(88)位于所述竖向杆(83)的正下方，所述长滑块(87)滑动安装于长槽(88)内部，所述散热管(79)与长槽(88)二者内部相连通。

6.根据权利要求5所述的开放式风冷型氢燃料电池电堆结构，其特征在于：所述散热管(79)外侧固定安装有水囊(89)，所述水囊(89)与散热管(79)内部相连通，所述圆罩(71)底端的弧形侧壁内部滑动安装有弧形散热板(810)，所述水囊(89)位于弧形散热板(810)的底部，所述弧形散热板(810)顶部固定安装有底块(811)，所述圆罩(71)内壁固定安装有顶块(812)，所述底块(811)位于顶块(812)的正下方，所述顶块(812)与底块(811)之间固定安装有小弹簧(813)。

7.根据权利要求6所述的开放式风冷型氢燃料电池电堆结构，其特征在于：所述水囊(89)上设置有辅助机构(9)，所述水囊(89)顶端的弧形侧壁内部固定安装有进水套(91)，所述水囊(89)底端的弧形侧壁内部固定安装有出水套(92)，所述进水套(91)和出水套(92)均位于所述散热管(79)内部，所述水囊(89)内部固定安装有复位弹簧(93)，所述复位弹簧(93)设置有多组，且多组所述复位弹簧(93)以所述水囊(89)圆形截面圆心为阵列中心等间距圆周阵列在水囊(89)内部。

8.根据权利要求7所述的开放式风冷型氢燃料电池电堆结构，其特征在于：所述出水套(92)的弧形侧壁内部开设有短槽(94)，所述短槽(94)内部滑动安装有短滑块(95)，所述短滑块(95)顶部固定安装有连杆(96)，所述连杆(96)顶部固定安装有锥形罩(97)，所述锥形罩(97)底部外径与出水套(92)内径相适配，所述出水套(92)顶部固定安装有挡块(98)，所述挡块(98)位于所述短滑块(95)的正上方。

9.根据权利要求8所述的开放式风冷型氢燃料电池电堆结构，其特征在于：所述外壳(1)内部设置有移动组件(10)，所述长滑块(87)前后方向的外壁铰接安装有短杆(101)，所述短杆(101)远离所述长滑块(87)的一端铰接安装有方板(102)，所述方板(102)滑动安装于所述外壳(1)底部内部，所述方板(102)底部固定安装有刷杆(103)，所述刷杆(103)底部贴合所述汇集槽(78)内部底面。

10.根据权利要求9所述的开放式风冷型氢燃料电池电堆结构，其特征在于：所述短杆(101)、方板(102)以及刷杆(103)设置有两组，且两组所述短杆(101)、方板(102)以及刷杆(103)均以所述长滑块(87)左右方向的水平中线为镜像轴镜像设置在所述长槽(88)前后两端。

技术总结
本发明涉及氢燃料电池技术领域，且公开了一种开放式风冷型氢燃料电池电堆结构，该开放式风冷型氢燃料电池电堆结构包括外壳，所述外壳顶部固定安装有顶盖，所述外壳左端侧壁内部固定安装有氢气管和氧气管，所述外壳内部设置有电池本体。该开放式风冷型氢燃料电池电堆结构，为了更好地对电池本体进行风冷散热，通过设置有散热组件，当启动圆罩内的伺服电机，从而配合转轴使得扇叶转动，从而对外壳内部的电池本体进行风冷散热，同时配合固定块、U型块、斜槽和汇集槽，使得电池本体工作反应产生的水进入散热管内部，从而对伺服电机进行水冷散热，从而使得伺服电机更好地工作，继而对电池本体进行风冷散热的效果更好。

技术研发人员：李山,张世明
受保护的技术使用者：上海佑大能源技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/29