本發(fā)明涉及燃料電池電堆，具體涉及一種帶有端板加熱功能的燃料電池電堆。
背景技術(shù)：
1、燃料電池是一種將反應(yīng)物的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，具有發(fā)電效率高、環(huán)境污染小、比能量高、可靠性高等特點(diǎn)。
2、燃料電池電堆是由端板、集流板、雙極板、膜電極等電堆核心部件通過(guò)一片片堆疊的方式組成的。在電堆的最外側(cè)分別是氣端端板和盲端端板，電堆堆芯是由一片片單節(jié)電池組成。溫度是影響電池性能的關(guān)鍵因素，在電堆運(yùn)行過(guò)程中，在每一片電池內(nèi)部均有冷卻液流過(guò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電堆溫度的控制。燃料電池常用的運(yùn)行溫度為60-90℃，在燃料電池運(yùn)行過(guò)程中，被加熱的冷卻液流入電堆各單節(jié)電池，給電池快速升溫。然而，靠近兩側(cè)端板的單電池由于向外側(cè)端板熱傳導(dǎo)，導(dǎo)致電池自身溫度降低，導(dǎo)致靠近兩側(cè)端板的電池性能較差。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本發(fā)明公開(kāi)一種燃料電池電堆，具體方案如下：
2、一種燃料電池電堆，包括電堆本體、外部管路；
3、所述電堆本體包括堆芯、氣口端板、盲端端板，所述堆芯設(shè)置于氣口端板與盲端端板之間，所述氣口端板上設(shè)有空氣入口、去離子水入口、氫氣入口、空氣出口、去離子水出口、氫氣出口；
4、所述外部管路分別與氣口端板的氫氣出口、空氣出口密封連接，所述氣口端板及盲端端板內(nèi)均設(shè)有第一板部，第一板部中設(shè)有控溫矩陣，所述控溫矩陣包括若干個(gè)控溫管路，若干個(gè)控溫管路均勻陣列與端板內(nèi)，每個(gè)控溫管路均與外部管路并聯(lián)連接，所述控溫管路內(nèi)壁上涂覆有催化劑，外部管路向控溫管路內(nèi)通入含有氫氣及氧氣的混合氣體，含有氫氣和氧氣的混合氣體在進(jìn)入控溫管路后在催化劑的作用下，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，釋放熱量加熱端板。
5、作為本發(fā)明技術(shù)方案的補(bǔ)充，所述每組控溫管路均為螺旋狀排布。
6、作為本發(fā)明技術(shù)方案的補(bǔ)充，所述控溫管路上設(shè)有第一氧氣濃度傳感器、第一氫氣濃度傳感器。
7、作為本發(fā)明技術(shù)方案的補(bǔ)充，所述氣口端板及盲板端板內(nèi)均還設(shè)有第二板部，所述第二板部?jī)?nèi)設(shè)有溫度傳感器。
8、作為本發(fā)明技術(shù)方案的補(bǔ)充，所述第一板部與第二板部相對(duì)平行設(shè)置于端板內(nèi)，溫度傳感器設(shè)置數(shù)量與控溫管路設(shè)置數(shù)量相同且二者上下相對(duì)設(shè)置。
9、作為本發(fā)明技術(shù)方案的補(bǔ)充，所述外部管路包括空氣尾排管路、氫氣尾排管路、混合氣罐、流量控制器、輸氣管路；
10、所述空氣尾排管路的一端與氣口端板上的空氣出口連接，另一端與混合氣罐連接；
11、所述氫氣尾排管路的一端與氣口端板上的氫氣出口連接，另一端與混合氣罐連接；
12、所述輸氣管路設(shè)有若干組，且其設(shè)置數(shù)量與控溫管路數(shù)量相同，其一端與控溫管路連通，另一端與混合氣罐連通，通過(guò)輸氣管路向各控溫管路內(nèi)輸送混合氣體，輸氣管路上設(shè)有流量控制器，用于控制氣體流量。
13、作為本發(fā)明技術(shù)方案的補(bǔ)充，外部管路還包括第二氧氣濃度傳感器、第三氧氣濃度傳感器、第二氫氣濃度傳感器、第三氫氣濃度傳感器、第一三通閥、第二三通閥、第一氣體流量計(jì)、第二氣體流量計(jì)；
14、所述第二氧氣濃度傳感器、第二氫氣濃度傳感器、第一三通閥、第一氣體流量計(jì)設(shè)置于空氣尾排管路上；第一三通閥、第一氣體流量計(jì)依次設(shè)置于第二氧氣濃度傳感器、第二氫氣濃度傳感器的下游；
15、所述第三氧氣濃度傳感器、第三氫氣濃度傳感器、第二三通閥、第二氣體流量計(jì)設(shè)置于氫氣尾排管路上；第二三通閥、第二氣體流量計(jì)依次設(shè)置于第三氧氣濃度傳感器、第三氫氣濃度傳感器的下游；
16、作為本發(fā)明技術(shù)方案的補(bǔ)充，外部管路還包括第一止回閥、第二止回閥，所述第一止回閥設(shè)置于空氣尾排管路上且位于第一氣體流量計(jì)與混合氣罐之間；所述第二止回閥設(shè)置于氫氣尾排管路上且位于第二氣體流量計(jì)與混合氣罐之間。
17、作為本發(fā)明技術(shù)方案的補(bǔ)充，混合氣罐的混合氣體中氫氣濃度計(jì)算公式如下為：
18、
19、上式中，a為混合后氫氣濃度，x1為空氣尾排管路中氧氣濃度，y1為空氣尾排管路中氫氣濃度，x2為氫氣尾排管路中氧氣濃度，y2為氫氣尾排管路中氫氣濃度，n1為通過(guò)空氣尾排管路輸送至混合氣罐內(nèi)氣體體積，n2為通過(guò)氫氣尾排管路輸送至混合氣罐內(nèi)氣體體積。
20、有益效果：本發(fā)明電堆可以有效利用電堆反應(yīng)后排出的空氣和氫氣，進(jìn)行電堆端板加熱，即提高了反應(yīng)氣體的利用率，又改善了電堆端部電池的性能。
1.一種燃料電池電堆，其特征在于，包括電堆本體(1)、外部管路(2)；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池電堆，其特征在于，所述每組控溫管路(3)均為螺旋狀排布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池電堆，其特征在于，所述控溫管路(3)上設(shè)有第一氧氣濃度傳感器(17)、第一氫氣濃度傳感器(18)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池電堆，其特征在于，所述氣口端板(5)及盲板端板內(nèi)均還設(shè)有第二板部(15)，所述第二板部(15)內(nèi)設(shè)有溫度傳感器(16)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種燃料電池電堆，其特征在于，所述第一板部(13)與第二板部(15)相對(duì)平行設(shè)置于端板內(nèi)，溫度傳感器(16)設(shè)置數(shù)量與控溫管路(3)設(shè)置數(shù)量相同且二者上下相對(duì)設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃料電池電堆，其特征在于，所述外部管路(2)包括空氣尾排管路(19)、氫氣尾排管路(20)、混合氣罐(21)、流量控制器(22)、輸氣管路(23)；
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種燃料電池電堆，其特征在于，外部管路(2)還包括第二氧氣濃度傳感器(24)、第三氧氣濃度傳感器(25)、第二氫氣濃度傳感器(26)、第三氫氣濃度傳感器(27)、第一三通閥(28)、第二三通閥(29)、第一氣體流量計(jì)(30)、第二氣體流量計(jì)(31)；
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種燃料電池電堆，其特征在于，外部管路(2)還包括第一止回閥(32)、第二止回閥(33)，所述第一止回閥(32)設(shè)置于空氣尾排管路(19)上且位于第一氣體流量計(jì)(30)與混合氣罐(21)之間；所述第二止回閥(33)設(shè)置于氫氣尾排管路(20)上且位于第二氣體流量計(jì)(31)與混合氣罐(21)之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種燃料電池電堆，其特征在于，混合氣罐(21)的混合氣體中氫氣濃度為：