质子交换膜燃料电池双极板制造技术

技术编号:20108456 阅读:20 留言:0更新日期:2019-01-16 10:22
本实用新型专利技术公开了一种质子交换膜燃料电池双极板,包括:第一金属单板,第一金属单板设置有多个间隔布置的第一凸台,任意相邻的两个第一凸台之间形成第一凹槽;第二金属单板设置有多个间隔布置的第二凸台,任意相邻的两个第二凸台之间形成第二凹槽;多个第一凸台和多个第二凸台的数量一致且一一对应布置,第一凸台和第二凸台均呈波浪状且延伸方向相同,第一凸台的弯曲方向和第二凸台的弯曲方向相反;第一凸台和与其对应的第二凹槽之间形成冷却液流场,第一凹槽和第二凸台均形成气体流场。本实用新型专利技术气体流场和冷却液流场互嵌式排布,极大减小了该质子交换膜燃料电池双极板的厚度,满足轻量化的设计要求。

【技术实现步骤摘要】
质子交换膜燃料电池双极板
本技术涉及电池
,尤其涉及一种质子交换膜燃料电池双极板。
技术介绍
质子交换膜燃料电池是一种以氢气和氧气作为燃料的将化学能转化为电能的发电装置。其中双极板作为核心组件,起到支撑固定质子交换膜燃料电池组件、分隔燃料气体和氧化气体,收集传导电流等重要作用,所以优化双极板的设计将对质子交换膜燃料电池性能的提升有着巨大的作用。就目前双极板的设计制造而言,其基础结构材料大都采用石墨或金属。相对于石墨来说,金属板的孔隙率更小、机械强度更高,并且随着金属防腐蚀技术的进一步提升,金属双极板的应用也在逐步提升。但现有的金属双极板中,有些不具有冷却液流场,使电池在工作中没有冷却液降温,大大提升了电池工作的环境温度,对电池排水以及催化剂的活化性能造成影响。还有一些金属双极板中虽然设置有冷却液流场,但该金属双极板的厚度较大,增加了电堆的体积和质量,不满足轻量化的设计要求,生产成本较高,且这类金属双极板中反应气体和冷却液易出现流动不顺畅的问题,发电效果差。另外,其气体进出口和冷却液进出口等的尺寸、形状受较大的限制,并不能完全满足工作需要。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提供一种质子交换膜燃料电池双极板,旨在解决现有金属双极板不满足轻量化的设计要求的问题。为实现上述目的,本技术提供的质子交换膜燃料电池双极板包括:第一金属单板,所述第一金属单板设置有多个间隔布置的第一凸台,任意相邻的两个所述第一凸台之间形成第一凹槽;第二金属单板,所述第二金属单板与所述第一金属单板层叠连接,所述第二金属单板设置有多个间隔布置的第二凸台,任意相邻的两个所述第二凸台之间形成第二凹槽,多个所述第二凸台对应形成多个所述第二凹槽;多个所述第一凸台和多个所述第二凹槽的数量一致且一一对应布置,所述第一凸台和所述第二凹槽均呈波浪状且延伸方向相同,所述第一凸台的弯曲方向和所述第二凹槽的弯曲方向相反,以使所述第一凸台和与所述第一凸台对应的所述第二凹槽交叉排布;所述第一凸台和与所述第一凸台对应的所述第二凹槽之间形成冷却液流场,所述第一凹槽和所述第二凸台均形成气体流场;所述质子交换膜燃料电池双极板开设有气体进口、气体出口、冷却液进口以及冷却液出口,所述气体进口和所述气体出口连通所述气体流场,所述冷却液进口和所述冷却液出口连通所述冷却液流场。优选地,多个所述第一凸台和多个所述第二凹槽均沿第一方向间隔均匀布置,所述第一凸台和所述第二凹槽均沿所述第二方向延伸,所述第一方向垂直于所述第二方向。优选地,所述质子交换膜燃料电池双极板呈矩形,所述冷却液进口、冷却液出口、气体进口以及气体出口开设于所述质子交换膜燃料电池双极板的四周,所述冷却液进口和所述冷却液出口沿第一方向间隔布置,所述气体进口和所述气体出口沿第二方向间隔布置。优选地,所述第一金属单板上背离所述第二金属单板的表面以及所述第二金属单板上背离所述第一金属单板的表面均设置有两个支撑柱组,其中一个所述支撑柱组靠近所述气体进口设置,另一个所述支撑柱组靠近所述气体出口设置,各所述支撑柱组包括多个沿第一方向间隔布置的支撑柱,多个所述支撑柱形成点流场,所述点流场与所述气体流场连通。优选地,所述第一金属单板上背离所述第二金属单板的表面以及所述第二金属单板上背离所述第一金属单板的表面均设置有两个气体导引通道,其中一个所述气体导引通道连通所述气体进口和靠近所述气体进口的点流场,另一个所述气体导引通道连通所述气体出口和靠近所述气体出口的点流场;各所述气体导引通道由多个间隔布置的第一条形板形成。优选地,所述气体进口的数量为两个,两个所述气体进口分别为第一气体进口和第二气体进口,且所述第一气体进口和所述第二气体进口沿第一方向并排间隔布置;所述气体出口的数量为两个,两个所述气体出口分别为第一气体出口和第二气体出口,且所述第一气体出口和所述第二气体出口沿第一方向并排间隔布置;所述第一气体进口与所述第一气体出口呈对角分布并均与所述第一金属单板上的气体导引通道连通,所述第二气体进口与所述第二气体出口呈对角分布并均与所述第二金属单板上的气体导引通道连通,所述冷却液进口与所述冷却液出口呈对角分布。优选地,所述第一金属单板上面向所述第二金属单板的表面以及所述第二金属单板上面向所述第一金属单板的表面均设置有两个冷却液导引通道,其中一个所述冷却液导引通道连通所述冷却液进口和所述冷却液流场,另一个所述冷却液导引通道连通所述冷却液出口和所述冷却液流场;各所述冷却液导引通道由多个间隔布置的第二条形板形成。优选地,所述冷却液进口靠近所述气体进口设置,所述冷却液出口靠近所述气体出口设置。优选地,所述质子交换膜燃料电池双极板上开设有两个定位孔,两个所述定位孔呈对角分布。优选地,所述第一金属单板上背离所述第二金属单板的表面以及所述第二金属单板上背离所述第一金属单板的表面均设置有密封槽,所述密封槽位于所述质子交换膜燃料电池双极板的四周。在本技术的技术方案中,第一金属单板上的多个第一凹槽与多个第一凸台为互嵌式排布,第二金属单板上的多个第二凹槽也为多个第二凸台为互嵌式排布,进而使得该质子交换膜燃料电池双极板的气体流场和冷却液流场互嵌式排布,极大减小了该质子交换膜燃料电池双极板的厚度,进而缩减了电堆的体积和质量,满足轻量化的设计要求,生产成本较低,且该质子交换膜燃料电池双极板气体和冷却液流动顺畅,利于改善发电效果。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本技术实施例质子交换膜燃料电池双极板的装配示意图;图2为图1中A区域的放大示意图示意图;图3为图1的一视角的截面示意图;图4为图3中的B区域的放大示意图;图5为图1的另一视角的截面示意图;图6为图5中的C区域的放大示意图;图7为本技术实施例质子交换膜燃料电池双极板的分解示意图;图8为本技术实施例质子交换膜燃料电池双极板的俯视示意图;图9为本技术实施例质子交换膜燃料电池双极板的仰视示意图;图10为本技术实施例质子交换膜燃料电池双极板中冷却液的局部流动状态示意图。附图标号说明:标号名称标号名称1第一金属单板6冷却液出口11第一凸台7气体导引通道12第一凹槽71第一条形板2第二金属单板8冷却液导引通道21第二凸台81第二条形板22第二凹槽9定位孔3气体进口10密封槽3a第一气体进口100气体流场3b第二气体进口200冷却液流场4气体出口201重叠区域4a第一气体出口300点流场4b第二气体出口301支撑柱5冷却液进口本技术目的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本实施例中的附图,对本实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本技术保护的范围。需要说明,本实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种质子交换膜燃料电池双极板,其特征在于,包括:第一金属单板,所述第一金属单板设置有多个间隔布置的第一凸台,任意相邻的两个所述第一凸台之间形成第一凹槽;第二金属单板,所述第二金属单板与所述第一金属单板层叠连接,所述第二金属单板设置有多个间隔布置的第二凸台,任意相邻的两个所述第二凸台之间形成第二凹槽,多个所述第二凸台对应形成多个所述第二凹槽;多个所述第一凸台和多个所述第二凹槽的数量一致且一一对应布置,所述第一凸台和所述第二凹槽均呈波浪状且延伸方向相同,所述第一凸台的弯曲方向和所述第二凹槽的弯曲方向相反,以使所述第一凸台和与所述第一凸台对应的所述第二凹槽交叉排布;所述第一凸台和与所述第一凸台对应的所述第二凹槽之间形成冷却液流场,所述第一凹槽和所述第二凸台均形成气体流场;所述质子交换膜燃料电池双极板开设有气体进口、气体出口、冷却液进口以及冷却液出口,所述气体进口和所述气体出口连通所述气体流场,所述冷却液进口和所述冷却液出口连通所述冷却液流场。

【技术特征摘要】
1.一种质子交换膜燃料电池双极板,其特征在于,包括:第一金属单板,所述第一金属单板设置有多个间隔布置的第一凸台,任意相邻的两个所述第一凸台之间形成第一凹槽;第二金属单板,所述第二金属单板与所述第一金属单板层叠连接,所述第二金属单板设置有多个间隔布置的第二凸台,任意相邻的两个所述第二凸台之间形成第二凹槽,多个所述第二凸台对应形成多个所述第二凹槽;多个所述第一凸台和多个所述第二凹槽的数量一致且一一对应布置,所述第一凸台和所述第二凹槽均呈波浪状且延伸方向相同,所述第一凸台的弯曲方向和所述第二凹槽的弯曲方向相反,以使所述第一凸台和与所述第一凸台对应的所述第二凹槽交叉排布;所述第一凸台和与所述第一凸台对应的所述第二凹槽之间形成冷却液流场,所述第一凹槽和所述第二凸台均形成气体流场;所述质子交换膜燃料电池双极板开设有气体进口、气体出口、冷却液进口以及冷却液出口,所述气体进口和所述气体出口连通所述气体流场,所述冷却液进口和所述冷却液出口连通所述冷却液流场。2.根据权利要求1所述的质子交换膜燃料电池双极板,其特征在于,多个所述第一凸台和多个所述第二凹槽均沿第一方向间隔均匀布置,所述第一凸台和所述第二凹槽均沿第二方向延伸,所述第一方向垂直于所述第二方向。3.根据权利要求2所述的质子交换膜燃料电池双极板,其特征在于,所述质子交换膜燃料电池双极板呈矩形,所述冷却液进口、冷却液出口、气体进口以及气体出口开设于所述质子交换膜燃料电池双极板的四周,所述冷却液进口和所述冷却液出口沿第一方向间隔布置,所述气体进口和所述气体出口沿第二方向间隔布置。4.根据权利要求3所述的质子交换膜燃料电池双极板,其特征在于,所述第一金属单板上背离所述第二金属单板的表面以及所述第二金属单板上背离所述第一金属单板的表面均设置有两个支撑柱组,其中一个所述支撑柱组靠近所述气体进口设置,另一个所述支撑柱组靠近所述气体出口设置,各所述支撑柱组包括多个沿第一方向间隔布置的支撑柱,多个所述支撑柱形成点流场,所述点流场与所述气体流场连通。5.根据权利要求4所述的质子交换膜燃料电池双...

【专利技术属性】
技术研发人员:孟凯裴后昌涂正凯张永林
申请(专利权)人:武汉轻工大学
类型:新型
国别省市:湖北,42

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