双极板及燃料电池制造技术

本发明专利技术提供了一种双极板及燃料电池，涉及燃料电池的技术领域，双极板包括阴极板和阳极板；阴极板上设置有多个空气流场沟脊；每两个相邻的空气流场沟脊之间形成空气流道；空气流场沟脊的宽度和高度均为100‑1000微米；空气流道的宽度为100‑1000微米；阳极板上设置有多个氢气流场沟脊；每两个氢气流场沟脊之间形成氢气流道；氢气流场沟脊的宽度和高度均为100‑1000微米；氢气流道宽度为100‑1000微米。该双极板的流道的超细密化设置能够令气体在流道的流通过程中分布更加均匀，在进出口气体压力损失一定的情况下，压力损失梯度增大，实现快速排水，避免电极水淹，因此能够配备更小功率的空压机，避免开发大功率的空压机，也能够防止燃料电池系统有效功率的降低。

【技术实现步骤摘要】
双极板及燃料电池
本专利技术涉及燃料电池
，尤其是涉及一种双极板及燃料电池。
技术介绍
燃料电池是一种将氢气和氧气通过电化学氧化反应而发电的装置，市场前景十分广阔。燃料电池具体可分为质子交换膜燃料电池、高温固体氧化物燃料电池、碱性燃料电池、磷酸燃料电池和熔融碳酸盐燃料电池。其中，质子交换膜燃料电池通常是由膜电极、气体扩散层、双极板等部件交替堆叠而成。双极板主要分为石墨双极板、复合材料双极板和金属双极板。其中，金属薄板具有较高的强度以及良好的导电、导热性能，原材料价格便宜且适合大批量生产方式，是燃料电池产业化的第一选择。燃料电池的排水技术在由传统的重力排水方式向压力排水方式转变，而这一转变对空压机性能提出了更高的技术要求。在采用压力排水替代传统重力排水策略中，需要大功率的空压机，通过增大流路压力损失梯度来实现燃料电池排水，防止电极水淹现象的产生。因此，现有技术中的质子交换膜燃料电池金属薄板双极板的设计增加了实用化空压机的开发难度；另一方面空压机功率的提高会造成燃料电池系统有效功率的降低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种双极板及燃料电池，以改善现有技术中存在的质子交换膜燃料电池金属薄板双极板的设计增加了实用化空压机的开发难度；另一方面空压机功率的提高会造成燃料电池系统有效功率的降低的技术问题。本专利技术提供的双极板，包括阴极板和阳极板；阴极板和阳极板间隔设置；阴极板远离阳极板的一面间隔设置有多个空气流场沟脊；每两个相邻的空气流场沟脊之间形成空气流道；空气流场沟脊的宽度和高度均为100-1000微米；空气流道的宽度为100-1000微米；阳极板远离阴极板的一面间隔设置有多个氢气流场沟脊；每两个氢气流场沟脊之间形成氢气流道；氢气流场沟脊的宽度和高度均为100-1000微米；氢气流道宽度为100-1000微米；阴极板和阳极板上，沿垂直于其延伸的方向贯穿有氧化剂入口、氧化剂出口、燃料气体入口以及燃料气体出口；氧化剂入口和氧化剂出口通过空气流道连通；燃料气体入口和燃料气体出口通过氢气流道连通。进一步的，空气流场沟脊依次水平间隔设置；氢气流场沟脊依次水平间隔设置。进一步的，空气流道为多个，多个空气流道依次间隔设置；阴极板上设置有第一空气导流流道和第二空气导流流道；氧化剂入口通过第一空气导流流道与空气流道连通，氧化剂出口通过第二空气导流流道与空气流道连通；氢气流道为多个，多个氢气流道依次间隔设置；阳极板上设置有第一氢气导流流道和第二氢气导流流道；燃料气体入口通过第一氢气导流流道与氢气流道连通，燃料气体出口通过第二氢气导流流道与氢气流道连通。进一步的，第一空气导流流道、第二空气导流流道、第一氢气导流流道以及第二氢气导流流道均为多个；每个第一空气导流流道和第二空气导流流道对应的空气流道的数量相同；每个第一氢气导流流道和第二氢气导流流道对应的氢气流道的数量相同。进一步的，空气流场沟脊包括多个第一沟脊和多个第二沟脊，多个第一沟脊和多个第二沟脊交错设置；多个第一沟脊靠近氧化剂入口的一端依次连接，多个第二沟脊靠近氧化剂出口的一端依次连接；多个第一沟脊和多个第二沟脊围设呈蛇形流道；氢气流场沟脊包括多个第三沟脊和多个第四沟脊，多个第三沟脊和多个第四沟脊依次间隔设置；多个第三沟脊靠近燃料气体入口的一端依次连接，多个第四沟脊靠近燃料气体出口的一端依次连接；多个第三沟脊和多个第四沟脊围设呈蛇形流道。进一步的，氧化剂入口的大小和氧化剂出口的大小大于燃料气体入口的大小和燃料气体出口的大小。进一步的，空气流场沟脊和氢气流场沟脊通过丝网印刷工艺制成。进一步的，阴极板和阳极板的边角处设置为圆角。进一步的，双极板还包括固定螺栓；阴极板和阳极板上分别设置有与固定螺栓相配合的第一定位孔和第二定位孔。进一步的，本专利技术还提供了一种燃料电池，燃料电池包括多个膜电极组件和多个双极板；每两个双极板之间设置有一个膜电极组件。本专利技术提供的双极板，在使用过程中，从氧化剂入口通入空气，空气沿空气流道从氧化剂出口流出；从燃料气体入口通入氢气，氢气沿氢气流道从燃料气体出口流出。该双极板的空气流道、氢气流道、空气流场沟脊以及氢气流场沟脊的宽度均为100-1000微米，这种流道超细密化的设置能够令气体在空气流道或者氢气流道的流通过程中分布更加均匀，在进出口气体压力损失一定的情况下，压力损失梯度增大，能够快速将水排出燃料电池，因此能够配备更小功率的空压机，避免开发大功率的空压机，也能够防止燃料电池系统有效功率的降低。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，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获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的双极板的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的阴极板的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的阳极板的结构示意图；图4为本专利技术另一实施例提供的阴极板的结构示意图；图5为本专利技术另一实施例提供的阳极板的结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的燃料电池单电池的结构示意图。图标：1-阴极板；2-阳极板；3-空气流场沟脊；4-空气流道；5-氢气流场沟脊；6-氢气流道；7-氧化剂入口；8-氧化剂出口；9-燃料气体入口；10-燃料气体出口；11-第一空气导流流道；12-第二空气导流流道；13-第一氢气导流流道；14-第二氢气导流流道；15-第一沟脊；16-第二沟脊；17-第三沟脊；18-第四沟脊；19-第一定位孔；20-第二定位孔；21-膜电极组件；22-冷却水入口；23-冷却水出口；24-冷却水；211-碳纸；212-微孔层；213-催化层；214-质子交换膜。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。图1为本专利技术实施例提供的双极板的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的阴极板的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的阳极板的结构示意图；图4为本专利技术另一实施例提供的阴极板的结构示意图；图5为本专利技术另一实施例提供的阳极板的结构示意图；如图1、图2、图3、图4以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双极板，其特征在于，包括：阴极板和阳极板；所述阴极板和所述阳极板间隔设置；所述阴极板远离所述阳极板的一面间隔设置有多个空气流场沟脊；每两个相邻的所述空气流场沟脊之间形成空气流道；所述空气流场沟脊的宽度和高度均为100‑1000微米；所述空气流道的宽度为100‑1000微米；所述阳极板远离所述阴极板的一面间隔设置有多个氢气流场沟脊；每两个所述氢气流场沟脊之间形成氢气流道；所述氢气流场沟脊的宽度和高度均为100‑1000微米；所述氢气流道宽度为100‑1000微米；所述阴极板和所述阳极板上，沿垂直于其延伸的方向贯穿有氧化剂入口、氧化剂出口、燃料气体入口以及燃料气体出口；所述氧化剂入口和所述氧化剂出口通过所述空气流道连通；所述燃料气体入口和所述燃料气体出口通过所述氢气流道连通。

【技术特征摘要】
1.一种双极板，其特征在于，包括：阴极板和阳极板；所述阴极板和所述阳极板间隔设置；所述阴极板远离所述阳极板的一面间隔设置有多个空气流场沟脊；每两个相邻的所述空气流场沟脊之间形成空气流道；所述空气流场沟脊的宽度和高度均为100-1000微米；所述空气流道的宽度为100-1000微米；所述阳极板远离所述阴极板的一面间隔设置有多个氢气流场沟脊；每两个所述氢气流场沟脊之间形成氢气流道；所述氢气流场沟脊的宽度和高度均为100-1000微米；所述氢气流道宽度为100-1000微米；所述阴极板和所述阳极板上，沿垂直于其延伸的方向贯穿有氧化剂入口、氧化剂出口、燃料气体入口以及燃料气体出口；所述氧化剂入口和所述氧化剂出口通过所述空气流道连通；所述燃料气体入口和所述燃料气体出口通过所述氢气流道连通。2.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述空气流场沟脊依次水平间隔设置；所述氢气流场沟脊依次水平间隔设置。3.根据权利要求2所述的双极板，其特征在于，所述空气流道为多个，多个所述空气流道依次间隔设置；所述阴极板上设置有第一空气导流流道和第二空气导流流道；所述氧化剂入口通过所述第一空气导流流道与所述空气流道连通，所述氧化剂出口通过所述第二空气导流流道与所述空气流道连通；所述氢气流道为多个，多个所述氢气流道依次间隔设置；所述阳极板上设置有第一氢气导流流道和第二氢气导流流道；所述燃料气体入口通过所述第一氢气导流流道与所述氢气流道连通，所述燃料气体出口通过所述第二氢气导流流道与所述氢气流道连通。4.根据权利要求3所述的双极板，其特征在于，所述第一空气导流流道、所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：方谋，刘恒伟，王新舒，季新建，
申请(专利权)人：苏州朔景动力新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32