本實用新型涉及燃料電池領域，具體涉及一種質子交換膜燃料電池堆內置的多功能擋板。

背景技術：

質子交換膜燃料電池(PEMFC)以其高效率、高比能量、低污染等優(yōu)點被認為是一種適合人類發(fā)展和環(huán)境要求的理想能源。目前絕大多數(shù)的質子交換膜燃料電池組是按照壓濾機方式設計和組裝的。壓濾機式燃料電池有共用通道管道形式和外部歧管，共用通道由單電池本身組裝而成。要實現(xiàn)燃料電池堆穩(wěn)定和連續(xù)發(fā)電，必備條件之一是電池堆內的各節(jié)單電池均能獲得充足的燃料和氧化劑的供應。

根據(jù)燃料和氧化劑的進氣位置，燃料電池堆可分為Z型堆和U型堆。Z型堆進氣入口和出口位于彼此相對的表面結構，而U型堆進氣入口和出口位于同一表面結構。采用U型堆，可以獲得更小的電池堆體積，提高體積比功率。在U型堆中，由于氣體進口距離首節(jié)單電池至末節(jié)單電池的長度逐漸增大，使得供應至各個單電池的燃料和氧化劑的量不同，導致單電池性能有差異。另外一方面，隨著電池堆的使用，單電池中膜電極的性能也會降低，影響所在單電池的性能，尤其以氣體進口處的單電池尤為明顯，而單個單電池性能的偏低則會影響整個電池堆的使用壽命。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術存在的以上問題，在氧化劑進口處添加一種多功能的擋板，增大電池堆進口處的氧化劑流量，提高其單電池性能，同時又不過分降低多功能擋板后側的單電池的氧化劑流量，從而延長電池堆的使用壽命。

為實現(xiàn)上述技術目的，達到上述技術效果，本實用新型通過以下技術方案實現(xiàn)：

一種質子交換膜燃料電池堆內置的多功能擋板，多功能擋板內置于電池堆，所述電池堆含有90-120節(jié)單電池，所述多功能擋板從所述電池堆外部的絕緣板延伸至第5-8節(jié)單電池；

所述多功能擋板包括：用于固定的固定區(qū)、用于改變流體流動方向的平板區(qū)、以及與所述平板區(qū)同一平面上的多孔板區(qū)，所述固定區(qū)所在的平面方向與通道進氣方向一致，所述平板區(qū)連接在所述固定區(qū)上，且所述平板區(qū)朝向所述單電池所在的方向偏轉，所述平板區(qū)與所述固定區(qū)所在的平面之間的夾角為10-15°。

進一步地，還包括兩條用于固定所述固定區(qū)與平板區(qū)的T形條，所述T形條設置在所述固定區(qū)上的相向的兩側邊上。

進一步地，兩條所述T形條之間由第一擋板和第二擋板連接。

進一步地，所述固定區(qū)、平板區(qū)、多孔板區(qū)三者的長度之比為1:1.1:0.2。

進一步地，所述多孔板區(qū)設有兩排圓孔，所述圓孔直徑為0.5-0.6mm。

進一步地，靠近所述平板區(qū)一排的圓孔的間距小于另一排圓孔的間距。

本實用新型的有益效果是:

本實用新型的多功能擋板包括固定區(qū)、平板區(qū)和多孔板區(qū)，上述固定區(qū)直接與電池堆連接，其放置在電池堆內部的通道上，與通道的進氣方向一致，平板區(qū)改變流體流動的方向，多孔板區(qū)避免過分降低多功能擋板后側單電池氣體流量，將該多功能擋板設置在電池堆氧化劑進口處，增大了電池堆進口處氧化劑的流量，提高了電池性能，同時又不過分降低擋板后側單電池氧化劑的流量，延長了電池堆的使用壽命。

本實用新型的固定區(qū)采用T形條固定，T形條完全鑲嵌在絕緣板中，兩側分別用第一擋板和第二擋板連接，T形條方便固定區(qū)和平板區(qū)安裝和更換。

上述說明僅是本實用新型技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術手段，并可依照說明書的內容予以實施，以下以本實用新型的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。本實用新型的具體實施方式由以下實施例及其附圖詳細給出。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例技術中的技術方案，下面將對實施例技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實用新型的安裝在電池堆上的結構示意圖；

圖2是本實用新型的結構示意圖；

圖3是利用CFD技術，采用多功能擋板的電池堆與未采用多功能擋板電池堆中前20節(jié)單電池的質量流量分配曲線圖，其中矩形點曲線表達的是無多功能擋板的前20節(jié)單電池內的流量分布情況，帶圓形點的曲線表示的是含有多功能擋板的前20節(jié)單電池內流量的分布情況。

其中，1-固定區(qū)，2-平板區(qū)，3-多孔板區(qū)，31-圓孔，4-T形條，41-第一擋板，42-第二擋板，10-氧化劑進口，2-電池堆接頭。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

實施例1

如圖1-2所示，實施例1公開了一種質子交換膜燃料電池堆內置的多功能擋板，該多功能擋板設置在電池堆的氧化劑進口10處，內置于電池堆中，電池堆選擇90-120節(jié)單電池，上述多功能擋板從上述電池堆外部的絕緣板延伸至第5-8節(jié)單電池，形成電池堆接頭20，絕緣板的厚度為20-25mm。

具體的，多功能擋板包括：用于固定的固定區(qū)1、用于改變流體流動方向的平板區(qū)2、以及與上述平板區(qū)2同一平面上的多孔板區(qū)3，上述固定區(qū)1所在的平面方向與通道進氣方向一致，上述平板區(qū)2連接在上述固定區(qū)1上，且上述平板區(qū)2朝向上述單電池所在的方向偏轉，上述平板區(qū)2與上述固定區(qū)1所在的平面之間的夾角為10-15°，上述多孔板區(qū)3與上述平板區(qū)2在同一平面上。

上述多功能擋板按照固定區(qū)1、平板區(qū)2、多孔板區(qū)3從絕緣板依次延伸至第5-8節(jié)單電池，上述固定區(qū)1、平板區(qū)2、多孔板區(qū)3三者的長度之比為1:1.1:0.2。

如圖2中所示，上述固定區(qū)1相向的兩側均設有用于固定上述固定區(qū)1與平板區(qū)2的T形條4，尤其是上述固定區(qū)1的頂端和底端，上述T形條4的長度為13-15mm，厚度為0.5-0.6mm，上述T形條4完全鑲嵌在絕緣板內，兩條上述T形條4之間由第一擋板41和第二擋板42連接，第一擋板41的長度為2-3，第二擋板的長度為0.5-1mm。

上述平板區(qū)2的長度為15-17mm，厚度為0.5-0.6mm。

上述多孔板區(qū)的長度為2-4mm，厚度為0.5-0.6mm，上述多孔板區(qū)3上設有兩排圓孔31，上述圓孔31直徑為0.5-0.6mm。

靠近上述平板區(qū)2一排的圓孔的間距小于另一排圓孔的間距?？拷鲜銎桨鍏^(qū)2的圓孔的間距為0.25-0.3mm，另一排圓孔的間距為0.5-0.6mm。

本實施例中采用這種多功能擋板，可以有效提高電池堆進口處單電池氧化劑的流量，提高所在單電池性能。固定區(qū)1用T形條4通過外部歧管的接頭和絕緣板的擠壓進行固定，方便多功能擋板的安裝和拆卸。同時利用了CFD技術，可以縮小項目周期，為結構優(yōu)化提供指導。

將本實施例中的多功能板應用在電池堆中，檢測應用多功能擋板和未應用多功能擋板單電池內流量分布情況。結果如圖3所示，矩形點的曲線表達的是無多功能擋板的前20節(jié)單電池內的流量分布情況，前5節(jié)單電池流量明顯小于其他單電池流量；帶圓形點的曲線表達的是含本專利多功能擋板的前20節(jié)單電池內的流量分布情況，前5節(jié)單電池流量得到了很大的提高，明顯高于其他單電池流量，而且第6節(jié)單電池流量沒有明顯降低的情況發(fā)生。

本實施例中的多功能擋板，固定區(qū)1的結構設計便于多功能擋板的安裝和更換，平板區(qū)2和多孔板區(qū)3可以有效提高電池堆進口處單電池氧化劑的流量，提高所在單電池的性能。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業(yè)技術人員能夠實現(xiàn)或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。