一种基于空氢异侧通气的燃料电池端板效应解决方法与流程

专利2023-12-05  29



1.本发明主要涉及电池板的技术领域,具体为一种基于空氢异侧通气的燃料电池端板效应解决方法。


背景技术:

2.燃料电池电堆,尤其金属电堆,有着较明显的端板效应问题。主要体现在两方面:常温开机启动时,由于上次关机时吹扫时间较短,系统增湿器中存在冷凝液态水,因此,会导致开机后液态水随空气进入电堆,造成电堆首片单低;冷启动时,由于金属板导热性能良好,因此对外散热导致端板温度较低,启动后产生的水易在低温下冷凝造成端板单低。
3.针对端板效应问题,现有技术存在以下几种:首片极板特殊处理,可通过加深首片流道尺寸方法增强排水能力,但若液态水入堆过多,仍会有首片堵水现象;首末各增加氢、空假单片。氢板通氢气、空板通空气。这种单片形式对进气口在电堆同侧结构形式有较好的端板预防效果,但对于氢空进气异侧方式,无法达到有效的预防效果,且造成了氢气的低效率利用率。


技术实现要素:

4.本发明主要提供了一种基于空氢异侧通气的燃料电池端板效应解决方法,用以解决上述背景技术中提出的技术问题。
5.本发明解决上述技术问题采用的技术方案为:一种基于空氢异侧通气的燃料电池端板效应解决方法,包括堆芯、阴极单侧板、阳极单侧板、第一半盲板和第二半盲板,该方法包括有以下步骤:步骤一、开机后,第一半盲板空入侧板通入空气,第二半盲板氢入侧板通入氢气;步骤二、首先,钳电位≤0.8v,未拉载至需求功率电流前,第一半盲板空侧可在s1时间内通入过量的空气,将增湿器中存留的液态水通过前n片阴极单侧板排除;步骤三、冷启动时,外界的冷空气通过空压机压缩后的出气为具有相对高温及压力的气体,空侧的n片阴极单侧板及氢侧的最后一片阳极单侧板在通入具有一定温度的相对高温空气。
6.优选的,所述堆芯位于所述阴极单侧板和所述阳极单侧板之间,所述第一半盲板位于所述阴极单侧板远离所述堆芯的一侧,所述第二半盲板位于所述阳极单侧板远离所述堆芯的一侧。
7.优选的,所述第一半盲板为空气入口半盲板,所述第一半盲板上设置有空气进气通孔。
8.优选的,所述第二半盲板为氢气入口半盲板,所述第二半盲板上设置有氢气入气通孔。
以及类似的表述只是为了说明的目的。
21.除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常连接的含义相同,本文中在本发明的说明书中所使用的术语知识为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明,本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
22.请着重参照附图1和5所示,在本发明一优选的实施例中,一种基于空氢异侧通气的燃料电池端板效应解决方法,包括堆芯1、阴极单侧板2、阳极单侧板3、第一半盲板4和第二半盲板5,该方法包括有以下步骤:步骤一、开机后,第一半盲板(4)空入侧板通入空气,第二半盲板5氢入侧板通入氢气;步骤二、首先,为避免高电位,钳电位≤0.8v,未拉载至需求功率电流前,第一半盲板4空侧可在s1时间内通入过量的空气,将增湿器中存留的液态水通过前n片阴极单侧板2排除,避免端板效应导致的单低问题;同样,第二半盲板5氢入侧的阳极单板也可有效解决阳极侧的液态水导致的端板效应问题;步骤三、冷启动时,外界的冷空气通过空压机压缩后的出气为具有一定相对高温及压力的气体,空侧的n片阴极单侧板2及氢侧的最后一片阳极单侧板3在通入具有一定温度的相对高温空气后,可有效的隔绝通过第一半盲板4和第二半盲板5对外的热损失,减少由于第一半盲板4和第二半盲板5处温度降低带来的冷凝液态水,从而有效避免端板单低问题。
23.请着重参照附图1-4所示,在本发明另一优选的实施例中,所述堆芯1位于所述阴极单侧板2和所述阳极单侧板3之间,所述第一半盲板4位于所述阴极单侧板2远离所述堆芯1的一侧,所述第二半盲板5位于所述阳极单侧板3远离所述堆芯1的一侧,所述第一半盲板4为空气入口端板,所述第一半盲板4上设置有空气进气通孔,通过空气进气通孔向第一半盲板4内部通入空气,位于所述堆芯1与所述第一半盲板4之间的阴极单侧板2数量为若干个,所述第二半盲板5为氢气入口端板,所述第二半盲板5上设置有氢气入气通孔,通过氢气入气通孔向第二半盲板5内部通入氢气,所述堆芯1与所述阳极单侧板3之间设置有一片双极板6,所述双极板6与所述第二半盲板5之间的阳极单侧板3数量为若干个,所述阴极单侧板2及所述阳极单侧板3间的膜电极纸为碳纸,无附加催化剂的ccm,开机后,第一半盲板4空气进气通孔通入空气,第二半盲板5氢气入气通孔通入氢气,首先,为避免高电位,钳电位≤0.8v,未拉载至需求功率电流前,第一半盲板4可在s1时间内通入过量的空气,将增湿器中存留的液态水通过前阴极单侧板2排除,避免端板效应导致的单低问题;同样,第二半盲板5侧的阳极单侧板3也可有效解决阳极侧的液态水导致的端板效应问题;冷启动时,外界的冷空气通过空压机压缩后的出气为具有一定相对高温及压力的气体,第一半盲板4侧的阴极单侧板2及第二半盲板5侧的最后一片双极板6在通入具有一定温度的相对高温空气后,可有效的隔绝通过端板对外的热损失,减少由于端板处温度降低带来的冷凝液态水,从而有效避免端板单低问题。
24.具体的,请着重参照附图1-3,在本发明另一优选的实施例中,所述堆芯1两端外壁上对称连接有连接杆11,所述堆芯1其中一端的连接杆11贯穿所述阴极单侧板2与所述第一半盲板4固定相连接,所述堆芯1其中另一端的连接杆11贯穿所述阳极单侧板3与所述第二半盲板5固定相连接,所述堆芯1其中一端的连接杆11依次贯穿若干个所述阴极单侧板2与所述第一半盲板4固定相连接,所述堆芯1其中另一端的连接杆11依次贯穿若干个所述阳极单侧板3与所述第二半盲板5固定相连接,通过堆芯1一端连接的连接杆11将若干个阴极单
侧板2相连并与第一半盲板4相固定,通过堆芯1另一端连接的连接杆11将双极板6和若干个阳极单侧板3相连并与第二第二半盲板5相固定,固定紧固。
25.本发明的具体流程如下:在使用时,开机后,第一半盲板4空气进气通孔通入空气,第二半盲板5氢气入气通孔通入氢气,首先,为避免高电位,钳电位≤0.8v,未拉载至需求功率电流前,第一半盲板4可在s1时间内通入过量的空气,将增湿器中存留的液态水通过前阴极单侧板2排除,避免端板效应导致的单低问题;同样,第二半盲板5侧的阳极单侧板3也可有效解决阳极侧的液态水导致的端板效应问题;冷启动时,外界的冷空气通过空压机压缩后的出气为具有一定相对高温及压力的气体,第一半盲板4侧的阴极单侧板2及第二半盲板5侧的最后一片双极板6在通入具有一定温度的相对高温空气后,可有效的隔绝通过端板对外的热损失,减少由于端板处温度降低带来的冷凝液态水,从而有效避免端板单低问题。
26.上述结合附图对本发明进行了示例性描述,显然本发明具体实现并不受上述方式的限制,只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的这种非实质改进,或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的,均在本发明的保护范围之内。


技术特征:
1.一种基于空氢异侧通气的燃料电池端板效应解决方法,包括堆芯(1)、阴极单侧板(2)、阳极单侧板(3)、第一半盲板(4)和第二半盲板(5),其特征在于:该方法包括有以下步骤:步骤一、开机后,第一半盲板(4)空入侧板通入空气,第二半盲板(5)氢入侧板通入氢气;步骤二、首先,钳电位≤0.8v,未拉载至需求功率电流前,第一半盲板(4)空侧可在s1时间内通入过量的空气,将增湿器中存留的液态水通过前n片阴极单侧板(2)排除;步骤三、冷启动时,外界的冷空气通过空压机压缩后的出气为具有相对高温及压力的气体,空侧的n片阴极单侧板(2)及氢侧的最后一片阳极单侧板(3)在通入具有相对高温空气。2.根据权利要求1所述的一种基于空氢异侧通气的燃料电池端板效应解决方法,其特征在于:所述堆芯(1)位于所述阴极单侧板(2)和所述阳极单侧板(3)之间,所述第一半盲板(4)位于所述阴极单侧板(2)远离所述堆芯(1)的一侧,所述第二半盲板(5)位于所述阳极单侧板(3)远离所述堆芯(1)的一侧。3.根据权利要求1所述的一种基于空氢异侧通气的燃料电池端板效应解决方法,其特征在于:所述第一半盲板(4)为空气入口半盲板,所述第一半盲板(4)上设置有空气进气通孔。4.根据权利要求1所述的一种基于空氢异侧通气的燃料电池端板效应解决方法,其特征在于:所述第二半盲板(5)为氢气入口半盲板,所述第二半盲板(5)上设置有氢气入气通孔。5.根据权利要求1所述的一种基于空氢异侧通气的燃料电池端板效应解决方法,其特征在于:所述堆芯(1)两端外壁上对称连接有连接杆(11),所述堆芯(1)其中一端的连接杆(11)贯穿所述阴极单侧板(2)与所述第一半盲板(4)固定相连接,所述堆芯(1)其中另一端的连接杆(11)贯穿所述阳极单侧板(3)与所述第二半盲板(5)固定相连接。6.根据权利要求1所述的一种基于空氢异侧通气的燃料电池端板效应解决方法,其特征在于:位于所述堆芯(1)与所述第一半盲板(4)之间的阴极单侧板(2)数量为若干个。7.根据权利要求1所述的一种基于空氢异侧通气的燃料电池端板效应解决方法,其特征在于:所述堆芯(1)与所述阳极单侧板(3)之间设置有一片双极板(6),所述双极板(6)与所述第二半盲板(5)之间的阳极单侧板(3)数量为若干个。8.根据权利要求1所述的一种基于空氢异侧通气的燃料电池端板效应解决方法,其特征在于:所述阴极单侧板(2)及所述阳极单侧板(3)间的膜电极纸为碳纸。9.根据权利要求1所述的一种基于空氢异侧通气的燃料电池端板效应解决方法,其特征在于:所述堆芯(1)其中一端的连接杆(11)依次贯穿若干个所述阴极单侧板(2)与所述第一半盲板(4)固定相连接。10.根据权利要求1所述的一种基于空氢异侧通气的燃料电池端板效应解决方法,其特征在于:所述堆芯(1)其中另一端的连接杆(11)依次贯穿若干个所述阳极单侧板(3)与所述第二半盲板(5)固定相连接。

技术总结
本发明公开了一种基于空氢异侧通气的燃料电池端板效应解决方法,包括堆芯、阴极单侧板、阳极单侧板、第一半盲板和第二半盲板,堆芯位于阴极单侧板和阳极单侧板之间,开机通气过后,避免高电位,钳电位≤0.8V,未拉载至需求功率电流前,第一半盲板可在S1时间内通入过量的空气,将增湿器中存留的液态水通过前阴极单侧板排除,避免端板效应导致的单低问题,第二半盲板侧的阳极单侧板同样;冷启动时,外界的冷空气通过空压机压缩后出气具有一定高温高压气体,第一半盲板的阴极单侧板及第二半盲板侧的最后一片双极板在通入具有一定温度高温空气后,可有效隔绝通过端板对外的热损失,减少由于端板处温度降低带来的冷凝液态水,从而避免端板单低问题。免端板单低问题。免端板单低问题。


技术研发人员:曲观书 徐云飞 柳晨鹏
受保护的技术使用者:北京亿华通科技股份有限公司
技术研发日:2022.09.26
技术公布日:2022/12/16
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