本發(fā)明涉及燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種配流裝置及燃料電池系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

燃料電池是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)化器，其中最為典型的是氫氣-空氣質(zhì)子交換膜燃料電池(proton exchange membrane fuel cell，以下簡(jiǎn)稱PEMFC)。通常PEMFC被設(shè)計(jì)成電堆體的形式，每個(gè)電堆體由復(fù)數(shù)個(gè)單電池疊加串聯(lián)而成。每個(gè)單電池由陽極、陰極和質(zhì)子交換膜組成，其中質(zhì)子交換膜不透氣但可傳導(dǎo)質(zhì)子，陽極為氫燃料發(fā)生氧化的場(chǎng)所，陰極為氧化劑還原的場(chǎng)所，陰、陽兩極都含有加速電極電化學(xué)反應(yīng)的催化劑。每個(gè)單電池工作時(shí)就相當(dāng)于一個(gè)直流電源，其陽極相當(dāng)于電源負(fù)極，陰極相當(dāng)于電源正極。

隨著燃料電池功率密度的不斷提升，每個(gè)電堆體所包含的單電池的數(shù)目也不斷增加，電堆內(nèi)的流量分配不均勻性問題日益突出。目前電堆體一般通過內(nèi)部歧管來實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)單電池的配流，但現(xiàn)有的內(nèi)部歧管從歧管一端進(jìn)氣，配流過程中由于流量和流速的不斷降低，導(dǎo)致電堆體上游和下游配流不均勻，從而直接影響電堆體的充放電性能，甚至?xí)?dǎo)致燃料電池的壽命急劇下降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的是現(xiàn)有技術(shù)中電堆體配流不均勻的技術(shù)問題。

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種配流裝置，該裝置包括頂蓋和第一擋板，所述頂蓋具有開口和至少一個(gè)凹腔，所述第一擋板上設(shè)有多個(gè)用于氣體通過的第一通流部，所述第一擋板蓋設(shè)在所述頂蓋的開口處，所述第一擋板上設(shè)有與所述凹腔對(duì)應(yīng)的第一隆起部，且所述第一隆起部向所述頂蓋所在的一側(cè)隆起，所述頂蓋上設(shè)有與所述第一隆起部對(duì)應(yīng)的進(jìn)氣口。

其中，所述頂蓋與所述第一擋板之間的距離由所述第一隆起部至外逐漸減小。

其中，還包括第二擋板，所述第二擋板蓋設(shè)在所述頂蓋的開口處、且所述第一擋板設(shè)于所述頂蓋與所述第二擋板之間，所述第二擋板上設(shè)有多個(gè)用于氣體通過的第二通流部。

其中，所述第二擋板上設(shè)有與所述第一隆起部對(duì)應(yīng)的第二隆起部，所述第二隆起部向所述第一擋板所在的一側(cè)隆起。

其中，所述第一擋板與所述第二擋板之間的距離自由所述第二隆起部至外逐漸減小。

其中，所述第二擋板的數(shù)量為多個(gè)，多個(gè)所述第二擋板沿所述第一擋板到所述頂蓋的方向依次蓋設(shè)在所述頂蓋的開口處。

其中，所述第一通流部和/或所述第二通流部為圓形或條形通孔。

其中，所述頂蓋上、并與所述凹腔對(duì)應(yīng)的位置設(shè)有凸起，所述凸起的內(nèi)部空間與所述凹腔連通，所述進(jìn)氣口設(shè)于所述凸起的側(cè)部或所述凸起的頂部。

本發(fā)明還提供了一種燃料電池系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括電堆體以及上述所述的配流裝置，所述電堆體的進(jìn)氣側(cè)蓋設(shè)在所述頂蓋的開口處，所述電堆體包括多個(gè)相互串聯(lián)的雙極板，每個(gè)所述雙極板的上方對(duì)應(yīng)設(shè)有至少一個(gè)所述第一通流部。

其中，還包括一個(gè)上述所述的配流裝置，所述電堆體的排氣側(cè)蓋設(shè)在所述頂蓋的開口處，每個(gè)所述雙極板的下方對(duì)應(yīng)設(shè)有至少一個(gè)所述第一通流部。

本發(fā)明通過在第一擋板上設(shè)置向頂蓋所在的一側(cè)隆起的第一隆起部，使從氣體在第一擋板的傾斜面的導(dǎo)向作用下從第一隆起部流動(dòng)至兩端，從而實(shí)現(xiàn)了均勻配流，保證了電堆體的充放電性能，延長(zhǎng)了燃料電池的壽命。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的具有一個(gè)進(jìn)氣口的一種配流裝置的正視圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例1的具有一個(gè)進(jìn)氣口的一種配流裝置的頂蓋的俯視圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例1的具有兩個(gè)進(jìn)氣口的一種配流裝置中進(jìn)氣口的位置示意圖，其中，圖3(a)為進(jìn)氣口設(shè)置在頂蓋的頂板上，圖3(b)為進(jìn)氣口設(shè)置在頂蓋的圍板上；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例1的具有一個(gè)進(jìn)氣口的一種配流裝置的第一擋板的俯視圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例1的具有一個(gè)進(jìn)氣口的一種配流裝置的第二擋板的俯視圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例1的具有兩個(gè)進(jìn)氣口的一種配流裝置的頂蓋上的凸起的示意圖，其中，6(a)為凸起的頂部設(shè)置進(jìn)氣口，6(b)為凸起的側(cè)部設(shè)置進(jìn)氣口。

附圖標(biāo)記：

1、頂蓋；1-1、進(jìn)氣口；2、第一擋板；2-1、第一通流部；

3、第二擋板；3-1、第二通流部。

具體實(shí)施方式

為使發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合發(fā)明中的附圖，對(duì)發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于發(fā)明保護(hù)的范圍。

需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在發(fā)明中的具體含義。

實(shí)施例1

結(jié)合圖1至圖3所示，本發(fā)明提供了一種配流裝置，該裝置包括頂蓋1和第一擋板2，頂蓋1具有開口和至少一個(gè)凹腔，頂蓋1包括頂板和圍設(shè)在頂板周圍的圍板，第一擋板2上設(shè)有多個(gè)用于氣體通過的第一通流部2-1，第一擋板2蓋設(shè)在頂蓋1的開口處，第一擋板2上設(shè)有與凹腔對(duì)應(yīng)的第一隆起部，且第一隆起部向頂蓋1所在的一側(cè)隆起，頂蓋1上設(shè)有與第一隆起部對(duì)應(yīng)的進(jìn)氣口1-1，即進(jìn)氣口1-1可以位于頂蓋1的頂板上、并位于第一隆起部的正上方，也可以位于頂蓋1的圍板上、并第一隆起部的正上方。另外，當(dāng)進(jìn)氣口1-1位于頂蓋1的頂板上時(shí)，進(jìn)氣口1-1所在平面的法線可以與頂板的法線平行或具有夾角；當(dāng)進(jìn)氣口1-1位于頂蓋1的圍板上時(shí)，進(jìn)氣口1-1所在平面的法線可以與圍板的法線平行或具有夾角。需要說明的是，第一隆起部可以是第一擋板2沿中線向頂蓋1所在的一側(cè)折彎形成的隆起，也可以是以第一擋板2的中心為頂點(diǎn)形成錐形或截頭錐形的隆起，只要能夠?qū)怏w由第一隆起部向第一擋板2的邊緣流動(dòng)形成導(dǎo)向即可。

由此，當(dāng)氣體從進(jìn)氣口1-1進(jìn)入頂蓋1的凹腔后，由于受到第一隆起部的阻擋，氣體被分散為左、右兩股，分散后氣體在第一隆起部左、右兩側(cè)的傾斜面的導(dǎo)向作用下分別流向第一擋板2兩側(cè)的末端。在流動(dòng)過程中，沿路的第一通流部2-1均不斷有氣體穿過并流向第一擋板2的下方，直至最后一部分氣體從第一擋板2末端的第一通流部2-1流出，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了向第一擋板2的下方均勻配流。另外，由于第一通流部2-1對(duì)氣體流通的限制，可進(jìn)一步減小渦流、滾流引起的波動(dòng)。

其中，頂蓋1與第一擋板2之間的距離由第一隆起部至外逐漸減小。在進(jìn)氣過程中，沿氣體流動(dòng)方向上頂蓋1與第一擋板2之間截面積不斷減小，即上游的氣體體積大于下游的氣體體積，上游的氣體對(duì)下游的氣體形成擠壓，從而推動(dòng)氣體的流動(dòng)，進(jìn)而可緩解氣體隨著流量減小而導(dǎo)致的流速降低。

進(jìn)一步地，還包括第二擋板3，第二擋板3蓋設(shè)在頂蓋1的開口處、且第一擋板2設(shè)于頂蓋1與第二擋板3之間，第二擋板3上設(shè)有多個(gè)用于氣體通過的第二通流部3-1。由于第二擋板3的存在，一方面，當(dāng)氣體從第一通流部2-1流向第二擋板3時(shí)，由于第一通流部2-1的節(jié)流作用，氣體的流速被提高，流動(dòng)慣性增大，流動(dòng)不均勻。通過第二擋板3的阻擋，可減小氣體的流動(dòng)慣性，并進(jìn)一步減小流動(dòng)產(chǎn)生的渦流、滾流帶來的波動(dòng)。另一方面，通過設(shè)置第二通流部3-1的形狀和角度，可使通過第二通流部3-1的氣體恰好對(duì)準(zhǔn)待配流單元。

優(yōu)選地，第二擋板3上設(shè)有與第一隆起部對(duì)應(yīng)的第二隆起部，第二隆起部向第一擋板所在的一側(cè)隆起，以便使通過第一通流部2-1的氣體在第一隆起部左、右兩側(cè)的傾斜面的導(dǎo)向作用下分別流向第二擋板3兩側(cè)的末端，進(jìn)一步保證了第二擋板3末端的氣體流量。

優(yōu)選地，第一擋板2與第二擋板3之間的距離自第二隆起部至外逐漸減小也就是說，沿氣體流動(dòng)方向上第一擋板2和第二擋板3之間截面積不斷減小，即上游的氣體體積大于下游的氣體體積，上游的氣體對(duì)下游的氣體形成擠壓，從而推動(dòng)氣體的流動(dòng)，進(jìn)而可緩解氣體隨著流量減小而導(dǎo)致的流速降低。

其中，第二擋板3的數(shù)量為多個(gè)，多個(gè)第二擋板3沿第一擋板2到頂蓋1的方向依次蓋設(shè)在頂蓋1的開口處，以便進(jìn)一步減小流動(dòng)產(chǎn)生的渦流、滾流引起的波動(dòng)，提高配流的均勻性。

進(jìn)一步結(jié)合圖4和圖5可知，第一通流部2-1和/或第二通流部3-1為圓形或條形通孔，即第一流通部2-1可以為圓形或條形通孔，第二通流部3-1也可以為圓形或條形通孔，第一通流部2-1與第二通流部3-1的兩種結(jié)構(gòu)可進(jìn)行任意配對(duì)。需要說明的是，第一通流部2-1和第二通流部3-1還可以是環(huán)形、多邊形、具有一定傾斜角的圓孔等，只要能夠使氣體通過即可。

再結(jié)合圖6可知，頂蓋1上、并與凹腔對(duì)應(yīng)的位置設(shè)有凸起，凸起的內(nèi)部空間與凹腔連通，進(jìn)氣口設(shè)于凸起的側(cè)部或凸起的頂部。另外，進(jìn)氣口可連接一個(gè)水平設(shè)置的進(jìn)氣管。由此，氣體由進(jìn)氣管從進(jìn)氣口進(jìn)入頂蓋1以后，先充滿該凸起的內(nèi)部，再從該凸起的內(nèi)部流向第一隆起部，避免了與進(jìn)氣口相對(duì)的第一通流部2-1中通入氣體過多而導(dǎo)致配流不均勻。另外，若進(jìn)氣口設(shè)在該凸起的側(cè)部，可進(jìn)一步避免氣體從進(jìn)氣口垂直流向進(jìn)氣口正下方的第一流通部2-1。

實(shí)施例2

本發(fā)明還提供了一種燃料電池系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括電堆體以及上述的配流裝置，電堆體的進(jìn)氣側(cè)蓋設(shè)在頂蓋的開口處，電堆體包括多個(gè)相互串聯(lián)的雙極板，每個(gè)雙極板的上方對(duì)應(yīng)設(shè)有至少一個(gè)第一通流部。

本實(shí)施例中的配流裝置的結(jié)構(gòu)與原理與實(shí)施例1相同，本實(shí)施例不再贅述。本實(shí)施例通過設(shè)置配流裝置，保證了每個(gè)雙極板的陰極處均分配有空氣，促進(jìn)陰極處質(zhì)子與電子的化學(xué)反應(yīng)，從而提高了雙極板的充放電效率。

進(jìn)一步，還包括一個(gè)上述的配流裝置，電堆體的排氣側(cè)蓋設(shè)在頂蓋的開口處，每個(gè)雙極板的下方對(duì)應(yīng)設(shè)有至少一個(gè)第一通流部，進(jìn)一步保證了每個(gè)雙極板的陽極出均分配有氫氣，促進(jìn)了陽極處氫氣的分解總效率，從而提高了雙極板的充放電效率。

最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。