一种质子交换膜燃料电池用极板及燃料电池制造技术

本实用新型专利技术公开了一种质子交换膜燃料电池用极板，包括分割板，所述分割板至少有一侧面为粗糙面，所述粗糙面具有凹凸不平的表面；以及位于质子交换膜燃料电池的气流通道一侧的石墨层，所述石墨层设置于所述分割板的一个粗糙面上，并与所述分割板结合为一体。同时公开了具有该极板的燃料电池。本实用新型专利技术能够提高极板的强度、导电导热性能，减轻整体的重量，延长使用寿命，同时也提高电池的能量转化率。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及新能源
，具体为一种质子交换膜燃料电池中使用的极板，同时也涉及具有该极板的燃料电池。
技术介绍
目前，燃料电池作为一种高效、环境友好的发电装置，在基站电源、中小型电站、电动车、备用电源、便携电源等方面，具有广阔的应用前景。燃料电池其原理是一种电化学装置，其组成与一般电池相同。其单体电池是由正负两个电极(负极即燃料电极和正极即氧化剂电极)以及电解质组成。不同的是一般电池的活性物质贮存在电池内部，因此，限制了电池容量。而燃料电池的正、负极本身不包含活性物质，只是个催化转换元件。因此燃料电池是名副其实的把化学能转化为电能的能量转换机器。电池工作时，燃料和氧化剂由外部供给，进行反应。原则上只要反应物不断输入，反应产物不断排除，燃料电池就能连续地发电。燃料电池可以分为质子交换膜燃料电池、直接甲醇燃料电池、碱性燃料电池、固体氧化物燃料电池、熔融盐燃料电池、微生物燃料电池、生物燃料电池等。质子交换膜燃料电池则是非常重要的一种。质子交换膜燃料电池主要由端板、集电板、双极板、膜电极等组成。双极板是燃料电池的支架部分，主要起支撑、分布导流气体并隔离气体和集流导电的作用，目前做双极板的材 料主要有两大类：一类是石墨做的双极板，一类是金属双极板。由于金属双极板具有质量轻、板材薄、易加工和规模生产等优点，越来越被用于燃料电池产业。金属双极板的加工工艺不同于传统的石墨双极板的加工工艺，金属双极板主要以板材冲压为主，所以金属双极板对燃料电池的气体流场的设计要求较高。专利申请号为00236169.8的中国专利，公开了用于质子交换膜燃料电池镶嵌结构双极板，将普通的石墨制成氢气流场板和氧气流场板分别镶嵌到金属材料制成的分割板上下面凹槽腔中，构成镶嵌结构双极板。但是这种结构的缺陷在于：石墨板与金属分割板难以结合紧密，导致导电性能受到很大的影响，最终影响整个电池组的能量转化率；同时，所述石墨板与金属分割板的刚性接触容易产生松动，而且，整体电池重量较大。因此，非常有必要设计一种质子交换膜燃料电池用极板以及燃料电池。
技术实现思路
本技术所解决的技术问题在于提供一种质子交换膜燃料电池用极板以及燃料电池，从而解决上述
技术介绍
中的问题。本技术所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种质子交换膜燃料电池用极板，包括分割板，所述分割板至少有一侧面为粗糙面，所述粗糙面具有凹凸不平的表面；以及位于质子交换膜燃料电池的气流通道一侧的石墨层，所述石墨层设 置于所述分割板的一个粗糙面上，并与所述分割板结合为一体。本技术中，作为一种优选的技术方案，所述分割板采用厚度为0.3-0.6mm的碳纤维增强铝基复合材料板。该厚度是经过专利技术人长期的实践得出的，在确保整体质量轻、导电性好的基础上，最大限度的实现了强度的提高。本技术中，作为一种优选的技术方案，所述分割板设有所述石墨层的一侧面为粗糙面。本技术中，作为一种优选的技术方案，所述粗糙面上分布有剖面呈矩形的凸起部。本技术中，作为一种优选的技术方案，所述粗糙面上分布有剖面呈弧形的凸起部。本技术中，作为一种优选的技术方案，所述粗糙面上分布有针刺状的凸起部。当分割板的一个粗糙面上设置有针刺状的凸起部时，所述针刺状的凸起部在冲压时从所述分割板的另一个侧面凸出，从而使得分割板的另一个侧面也成为粗糙面，使得石墨层与分割板之间结合更加紧密。燃料电池，包括两块极板和处于两块所述极板之间的膜电极组件，所述极板采用如上所述的结构，即：所述极板包括分割板，所述分割板至少有一侧面为粗糙面，所述粗糙面具有凹凸不平的表面；以及位于质子交换膜燃料电池的气流通道一侧的石墨层，所述石墨层设置于所述分割板的一个粗糙面上，并与所述分割板结合为一体；所述极板的分割板一面朝向所述膜电极组件。本技术中，作为一种优选的技术方案，所述极板的边沿利用边框进行固定。由于采用了以上技术方案，本技术具有以下有益效果：技术提供的质子交换膜燃料电池用极板，包括分割板以及位于质子交换膜燃料电池的气流通道一侧的石墨层，所述分割板至少有一侧面为粗糙面，所述粗糙面具有凹凸不平的表面；所述石墨层刮涂于所述分割板的一个粗糙面上，并与所述分割板冲压结合为一体。基于这种结构，本技术结合了分割板强度优势，其中，分割板采用碳纤维增强铝基复合材料，碳纤维增强铝基复合材料(carbon fiber reinforced Al-ma-trix contpnsite；graphite fiber reinforced Al-matrix composite)是以铝或铝合金为基体，以低密度、高强度、高模量的碳纤维增强的铝基复合材料。纤维排列分布可以根据构件性能特点选择设计一维、二维或三维分布。碳纤维增强铝基复合材料的性能取决于纤维的种类、含量、分布、基体铝合金的成分以及制备方法。这种材料具有比强度高、比模量高、导热导电性好、耐高温、耐磨、热膨胀系数小等优异的综合性能。碳纤维增强铝的性能可据设计性能要求通过优化组合纤维的含量、分布得到。这样，就大大提高了电极板导电导热性能以及整体的强度，而且耐腐蚀，使用寿命大大延长，质量轻，大大减轻了电堆的整体重量。本技术中，所述分割板的一个粗糙面上设置有针刺状的凸起部。基于这种结构，分割板的粗糙面最大限度的提高了接触面积，同时，存在针刺状的凸起部更能够增加石墨层与分割板之间的附着力，确保两者结合紧密，导电效果更好，也利于燃料电池中气体分子透过、并发生化学反应，从而石墨层在这种结构上实现了更加优良的导电，更利于氢气在催化下发生化学反应时电子的转移，最大限度的减小的电阻，减少了能量的损失。综上所述，本技术能够提高极板的强度、导电导热性能，减轻整体的重量，延长使用寿命，同时也提高电池的能量转化率。附图说明图1为本技术实施例一的结构示意图；图2为本技术实施例二的结构示意图；图3为本技术实施例三的结构示意图；图4为本技术燃料电池的结构示意图；图5为本技术边框的结构示意图。具体实施方式为了使本技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本技术。实施例一参见图1，一种质子交换膜燃料电池用极板，包括分割板1、以及位于质子交换膜燃料电池的气流通道一侧的石墨层2，所述分割板采用厚度为0.6mm 的碳纤维增强铝基复合材料板，碳纤维增强铝基复合材料板是以铝或铝合金为基体，以低密度、高强度、高模量的碳纤维增强的铝基复合材料。纤维排列分布可以根据构件性能特点选择设计一维、二维或三维分布。这种材料具有比强度高、比模量高、导热导电性好、耐高温、耐磨、热膨胀系数小等优异的综合性能。碳纤维增强铝的性能可据设计性能要求通过优化组合纤维的含量、分布得到。所述分割板1设有所述石墨层2的一侧面为粗糙面，所述粗糙面具有凹凸不平的表面，本实施例中，所述粗糙面上分布有剖面呈矩形的凸起部3，所述石墨层设置于所述分割板的一个粗糙面上，并与所述分割板结合为一体。实施例二参见图2，本实施例与实施例一的结构基本相同，不同之处在于：所述分割板1采用厚度为0.3mm的碳纤维增强铝基复合材料板，所述粗糙面上分布有剖面呈弧形的凸起部4。弧形的凸起部利于石墨层的均匀分布于各凸起部之间，同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种质子交换膜燃料电池用极板，其特征在于：包括分割板，所述分割板至少有一侧面为粗糙面，所述粗糙面具有凹凸不平的表面；以及位于质子交换膜燃料电池的气流通道一侧的石墨层，所述石墨层设置于所述分割板的一个粗糙面上，并与所述分割板结合为一体。

【技术特征摘要】
1.一种质子交换膜燃料电池用极板，其特征在于：包括分割板，所述分割板至少有一侧面为粗糙面，所述粗糙面具有凹凸不平的表面；以及位于质子交换膜燃料电池的气流通道一侧的石墨层，所述石墨层设置于所述分割板的一个粗糙面上，并与所述分割板结合为一体。2.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池用极板，其特征在于：所述分割板采用厚度为0.3-0.6mm的碳纤维增强铝基复合材料板。3.根据权利要求2所述的一种质子交换膜燃料电池用极板，其特征在于：所述分割板设有所述石墨层的一侧面为粗糙面。4.根据权利要求3所述的一种质子交换膜燃料...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭金武，
申请(专利权)人：山东智龙氢燃料汽车科技有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37