燃料电池夹具及控温方法与流程

本发明涉及燃料电池夹具，具体而言，涉及一种燃料电池夹具及控温方法。

背景技术：

1、目前，质子膜氢燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂内的化学能直接转化为电能的能源装置，具有能量转换效率高、环境污染少、使用寿命长等优点，适用于交通、电站、可移动电源等多种用途，具有广阔的市场应用前景。

2、然而，车用燃料电池的耐久性受双极板、膜电极等多种因素的制约。而成本又受到膜电极性能的制约。其中膜电极的耐久性及性能受到电池内水热管理的影响，水过多或过少都可能影响膜电极的性能和耐久性。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种燃料电池夹具及控温方法，以解决现有技术中的燃料电池的膜电极的性能和耐久性较差的问题。

2、为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种燃料电池夹具，用于夹紧在电池堆上，电池堆包括至少两个双极板，相邻两个双极板之间设有膜电极，至少两个双极板相对远离的两侧均依次设有集流板和绝缘板，燃料电池夹具包括：第一端板和第二端板，分别设置在两个绝缘板远离集流板的一侧且相互连接，以夹紧电池堆，第一端板上分别设有第一通水通道和第二通水通道；第一端板与电池堆中远离第一端板的一个双极板之间分别设有第一水路通道和第二水路通道，第一水路通道的两端分别与第一通水通道和该双极板内部的水路流道连通，第二水路通道的两端分别与第二通水通道和该双极板内部的水路流通连通；其中，沿竖直方向，第一通水通道位于第二通水通道的上方。

3、进一步地，第一通水通道包括沿水平方向间隔设置的多个第一通水孔，第一水路通道为多个，多个第一水路通道分别与双极板内部的水路流道连通，多个第一通水孔分别与多个第一水路通道一一对应地设置；第二通水通道包括沿水平方向间隔设置的多个第二通水孔，第二水路通道为多个，多个第二水路通道分别与双极板内部的水路流道连通，多个第二通水孔分别与多个第二水路通道一一对应地设置。

4、进一步地，双极板上分别设有与其内部的水路流道连通的多个第一水路孔和多个第二水路孔，多个第一水路孔分别与多个第一通水孔一一对应地设置，多个第二水路孔分别与多个第二通水孔一一对应地设置；膜电极的框架上分别设有多个第三水路孔和多个第四水路孔，多个第三水路孔分别与多个第一水路孔一一对应地设置，多个第四水路孔分别与多个第二水路孔一一对应地设置；两个集流板中位于第一端板与膜电极之间的一个集流板上分别设有多个第五水路孔和多个第六水路孔，多个第五水路孔分别与多个第三水路孔一一对应地设置，多个第六水路孔分别与多个第四水路孔一一对应地设置；两个绝缘板中位于第一端板与集流板之间的一个绝缘板上分别设有多个第七水路孔和多个第八水路孔，多个第七水路孔分别与多个第五水路孔一一对应地设置，多个第八水路孔分别与多个第六水路孔一一对应地设置。

5、进一步地，第一水路孔、第三水路孔、第五水路孔及第七水路孔依次连通以形成第一水路通道；和/或，第二水路孔、第四水路孔、第六水路孔及第八水路孔依次连通以形成第二水路通道。

6、进一步地，第一端板上分别设有阳极通气入口和阳极通气出口，阳极通气入口靠近第一通水通道的一侧设置，阳极通气出口靠近第二通水通道的一侧设置，第一端板与电池堆中远离第一端板的一个双极板之间分别设有与该双极板的两侧面上的气路流道连通的第一阳极气路和第二阳极气路，第一阳极气路与阳极通气入口连通，第二阳极气路与阳极通气出口连通；第一端板上分别设有阴极通气入口和阴极通气出口，阴极通气入口靠近第一通水通道的另一侧设置，阴极通气出口靠近第二通水通道的另一侧设置，第一端板与电池堆中远离第一端板的一个双极板之间分别设有与该双极板的两侧面上的气路流道连通的第一阴极气路和第二阴极气路，第一阴极气路与阴极通气入口连通，第二阴极气路与阴极通气出口连通。

7、进一步地，双极板、膜电极的框架、位于第一端板与双极板之间的一个集流板及位于第一端板与集流板之间的一个绝缘板上均对应与阳极通气入口、阳极通气出口、阴极通气入口及阴极通气出口设有通气孔，以使双极板、膜电极的框架、该集流板及该绝缘板上的各通气孔依次连通分别形成第一阳极气路、第二阳极气路、第一阴极气路及第二阴极气路。

8、根据本发明的另一方面，提供了一种燃料电池控温方法，适用于上述所提及的燃料电池夹具，燃料电池控温方法包括：设定目标温度值；获取电池堆内部的实时温度值；判断目标温度值与实时温度值之间的温度大小，以根据温度大小判断对电池堆进行加热或者散热。

9、进一步地，根据温度差值判断对电池堆进行加热或者散热的步骤包括：当目标温度值大于实时温度值时，控制外部水路向第一通水通道内通入高温控温液，以使电池堆内部的低温控温液从第二通水通道内排出，以提高电池堆内部的温度；和/或，当目标温度值小于实时温度值时，控制外部水路向第二通水通道内通入低温控温液，以使电池堆内部的高温控温液从第一通水通道内排出，以降低电池堆内部的温度。

10、进一步地，控温方法还包括：获取电池堆内部的实时电流；当实时电流大于预设电流值时，控制分别靠近阴极通气入口和阴极通气出口的两个第一通水孔打开，并关闭其余第一通水孔；控制分别靠近阴极通气入口和阴极通气出口的两个第二通水孔打开，并关闭其余第二通水孔；控制外部水路分别向靠近阴极通气入口的一个第一通水孔和一个第二通水孔通入低温控温液，以使该低温控温液从靠近阴极通气出口的一个第一通水孔和一个第二通水孔排出，以使膜电极的阴极侧的湿度一致。

11、进一步地，控温方法还包括：当电池堆停止运行时，控制外部水路分别向靠近阴极通气出口的一个第一通水孔和一个第二通水孔通入高温控温液，以使靠近阴极通气入口的一个第一通水孔和一个第二通水孔排出电池堆内部的低温控温液，以吹干膜电极位于阴极侧的水分。

12、应用本发明的技术方案，提供了一种燃料电池夹具，用于夹紧在电池堆上，电池堆包括至少两个双极板，相邻两个双极板之间设有膜电极，至少两个双极板相对远离的两侧均依次设有集流板和绝缘板，燃料电池夹具包括：第一端板和第二端板，分别设置在两个绝缘板远离集流板的一侧且相互连接，以夹紧电池堆，第一端板上分别设有第一通水通道和第二通水通道；第一端板与电池堆中远离第一端板的一个双极板之间分别设有第一水路通道和第二水路通道，第一水路通道的两端分别与第一通水通道和该双极板内部的水路流道连通，第二水路通道的两端分别与第二通水通道和该双极板内部的水路流通连通；其中，沿竖直方向，第一通水通道位于第二通水通道的上方。

13、这样，在具体使用时，第一端板和第二端板分别设置在电池堆的两侧以夹紧电池堆，当电池运行温度低于最佳运行温度或者电池发热量较大时，进而通过向第一通水通道和第二通水通道中对应的一个内通入控温液，使得控温液从与其对应的第一水路通道和第二水路通道中的一个内流入至双极板内部的水路流道，以使水路流道内的原控温液流入至第一水路通道和第二水路通道中的另一个内并从第一通水通道和第二通水通道中的另一个内排出，从而实现对电池在运行过程中的控温操作，有效提升了升温和降温效率，并降低了整个系统能耗，提升了整个电池堆系统效率，以解决了现有技术中的燃料电池的膜电极的性能和耐久性较差的问题。