改进公用管道和流体通道的质子交换膜燃料电池双极板,包括阴极板体(1)和阳极板体(2)；阴极进口公用管道(112)与阴极出口公用管道(114)厚度方向截面面积之比1：1.08；阴极流场进口通道(113)与阴极流场出口通道(115)厚度方向截面面积之比1：1.04；通过改进设计双极板公用管道，使得阴极、阳极和冷却剂进口公用管道以及流场进口通道分别略小于阴极、阳极和冷却剂出口公用管道和流场出口通道，不增大燃料电池产物排出阻力，有利于燃料电池阴极反应环境动态平衡和反应物浓度均匀分布，确保燃料电池工作环境稳定，能效管理合理，既可以实现冷却剂热平衡，同时实现反应物供应和生成物及过量反应物的排出之间的平衡，确保燃料电池稳定高效工作。
【技术实现步骤摘要】
改进公用管道和流体通道的质子交换膜燃料电池双极板
本技术涉及质子交换膜燃料电池双极板结构改进技术，尤其是改进公用管道和流体通道的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(PEMFC)是一种将燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的电化学转换装置，质子交换膜燃料电池阳极通入燃料为氢气，阴极通入空气，空气中的氧气作为阴极的反应气体。PEMFC主要构成核心部件除了膜电极以外，双极板同样是PEMFC重要核心部件，是构成PEMFC电池体积和重量的主要部分，它具有独特的阻气、收集电流、分配气体重要作用。燃料电池结构和工作主要有三种物质流，分别是电池的阴阳极物质流和冷却物质流，阴极物质一般是氧气或含氧的空气等，阳极物质一般是氢气或含惰性气体的氢气，冷却物质一般是水，有的小功率电池仅有阴阳极，调节燃料电池温度主要依靠阴阳极物质流动和环境。三种物质流在双极板上分别在三个互为密封的腔室流动，并且是在特定设计的流场内流动。三种物质流进入双极板的流动方向根据具体的设计确定，一般设计阴阳极互为逆向流动。质子交换膜燃料电池双极板主要有三个功能，即导电、导热和提供化学反应环境。提供化学反应环境就要管理化学反应，包括冷却剂、反应物和生成物的的物料平衡及能量效率。质子交换膜燃料电池双极板由阴极板、阳极板组成，双极板与膜电极装置组合，在双极板和膜电极之间形成阴极腔和阳极腔，阴极板和阳极板或叠合形成冷却剂腔。双极板公用管道包括反应物的进出口总管、生成物的进出口总管和冷却剂的进出口总管，双极板流体通道包括公用管道进出燃料电池活性区流场的管道。质子交换膜燃料电池是单节或多节双极板和膜电极组合而成，在阴极腔通入氧气或空气，在阳极腔通入氢气，在膜电极上发生燃料电池反应，输出电能，在冷却剂腔通入水，对电池进行热管理。阴极腔、阳极腔和/或冷却剂腔均有相应物料的进出口公用管道，以及从公用管道进出各腔的通道。公用管道和通道的结构和截面设计影响燃料电池的物料流动阻力和阻力分配，设计合理将能发挥燃料电池的性能和效率。
技术实现思路
本技术的目的是提供改进公用管道和流体通道的质子交换膜燃料电池双极板，解决以上技术问题。本技术的目的将通过以下技术措施来实现：包括阴极板体和阳极板体；阴极板体和阳极板体外形相同，结构对称；阴极板体和阳极板体冲压成型表面边缘有不连续镂空区域，中部有直槽型凸凹结构；阴极板体中部横向有一组由直槽流道构成的阴极板流场，阴极板流场左、右二端外分别有点状凸凹结构形成的与阴极板流场两端连通的阴极板流场进出口分配段，在这二个阴极板流场进出口分配段二边外侧分别有二段直槽结构，其中左下方为阴极板阳极流场出口通道，左上方为阴极流场进口通道，右下方为阴极流场出口通道，右上方为阴极板阳极流场进口通道，在阴极板阳极流场出口通道外侧为镂空结构的阴极板阳极出口公用管道，在阴极流场进口通道外侧为镂空结构的阴极进口公用管道，在阴极流场出口通道外侧为镂空结构的阴极出口公用管道，阴极板阳极流场进口通道外侧为镂空结构的阴极板阳极进口公用管道；同时，在阴极板流场左部上、下侧分别有直槽结构阴极板冷却剂流场进口通道，在阴极板流场右部上、下侧分别有直槽结构阴极板冷却剂流场出口通道，在上、下二阴极板冷却剂流场进口通道外侧分别有镂空结构阴极板冷却剂进口公用管道，在上、下二阴极板冷却剂流场出口通道外侧分别有镂空结构阴极板冷却剂出口公用管道；阳极板体中部横向有一组由直槽流道构成的阳极板流场；阳极板流场左、右二端外侧分别有一与阳极板流场连通的点状凸凹结构阳极板流场进出口分配段，在左侧阳极板流场进出口分配段的上、下方分别有直槽状阳极板阳极流场出口通道和阳极板阴极流场进口通道，在右侧阳极板流场进出口分配段的上、下方分别有直槽状阳极板阴极流场出口通道和阳极板阳极流场进口通道，在阳极板阳极流场出口通道和阳极板阴极流场进口通道外侧分别对应有镂空结构的阳极板阳极出口公用管道和阳极板阴极进口公用管道，在阳极板阴极流场出口通道和阳极板阳极流场进口通道外侧分别对应有镂空结构的阳极板阴极出口公用管道和阳极板阳极进口公用管道，阳极板流场左部上、下侧分别有直槽状阳极板冷却剂流场进口通道，在阳极板流场右部上、下侧分别有直槽状阳极板冷却剂流场出口通道，上、下二阳极板冷却剂流场进口通道的外侧分别有镂空结构的阳极板冷却剂进口公用管道，上、下二阳极板冷却剂流场出口通道的外侧分别有镂空结构的阳极板冷却剂出口公用管道；阴极板体和阳极板体相对叠合后，相互配合的镂空结构、凹凸结构分别对应连通，构成阴极物料、阳极物料和冷却剂物料流道，具体包括：阴极板阳极出口公用管道与阳极板阳极出口公用管道对位导通，阴极进口公用管道与阳极板阴极进口公用管道对位导通，阴极板冷却剂进口公用管道与阳极板冷却剂进口公用管道对位导通，阴极板阳极进口公用管道与阳极板阳极进口公用管道对位导通，阴极出口公用管道与阳极板阴极出口公用管道对位导通，阴极板流场与阳极板流场凸凹配合隔离出独立的阳极流场和阴极流场。阴极板体和阳极板体冲压成型表面边缘有不连续镂空区域，中部有直槽型凸凹结构；阴极进口公用管道与阴极出口公用管道厚度方向截面面积之比1：1.08；阴极流场进口通道与阴极流场出口通道厚度方向截面面积之比1：1.04；阳极板阳极进口公用管道与阳极板阳极出口公用管道厚度方向截面面积之比，以及，阴极板阳极进口公用管道与阴极板阳极出口公用管道厚度方向截面面积之比均为1：1.06；阴极板阳极流场进口通道与阴极板阳极流场出口通道厚度方向截面面积之比，以及阳极板阳极流场进口通道与阳极板阳极流场出口通道厚度方向截面面积之比均为1：1.01；阴极板冷却剂进口公用管道与阴极板冷却剂出口公用管道厚度方向截面面积之比，以及阳极板冷却剂进口公用管道与阳极板冷却剂出口公用管道厚度方向截面面积之比均为1：1.85；阴极板冷却剂流场进口通道与阴极板冷却剂流场出口通道厚度方向截面面积之比，以及阳极板冷却剂流场进口通道与阳极板冷却剂流场出口通道厚度方向截面面积之比均为1：1.70。尤其是，在阴极板体上，阴极流场进口通道靠近阴极进口公用管道一侧，以及，阴极流场出口通道靠近阴极出口公用管道一侧，冲压凸台和凹坑，阴极板流场活性区域流场一侧成型凸台和凹坑；而对应的，在阳极板体上，阳极板阴极流场进口通道靠近阳极板阴极进口公用管道一侧，以及，阳极板阴极流场出口通道靠近阳极板阴极出口公用管道一侧冲压密封凹槽，阳极板流场活性区域流场一侧成型密封凹槽；在阴极板体上与阳极板体叠合安装时，所述二组凸台和凹坑结构与密封凹槽结构对应配合。尤其是，在阴极板体上对角设置二个阴极板叠装孔，对应的，在阳极板体上对角设置二个阳极板叠装孔，在阴极板体和阳极板体叠合时，阴极板叠装孔与阳极板叠装孔对位，并以拉杆贯穿紧固。本技术的优点和效果：通过改进设计双极板公用管道，使得阴极、阳极和冷却剂进口公用管道以及流场进口通道分别略小于阴极、阳极和冷却剂出口公用管道和流场出口通道，不增大燃料电池产物排出阻力，有利于燃料电池阴极反应环境动态平衡和反应物浓度均匀分布，确保燃料电池工作环境本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.改进公用管道和流体通道的质子交换膜燃料电池双极板,包括阴极板体(1)和阳极板体(2)；/n阴极板体(1)中部横向有一组由直槽流道构成的阴极板流场(111)，阴极板流场(111)左、右二端外分别有点状凸凹结构形成的与阴极板流场(111)两端连通的阴极板流场进出口分配段(110)，在这二个阴极板流场进出口分配段(110)二边外侧分别有二段直槽结构，其中左下方为阴极板阳极流场出口通道(119)，左上方为阴极流场进口通道(113)，右下方为阴极流场出口通道(115)，右上方为阴极板阳极流场进口通道(117)，在阴极板阳极流场出口通道(119)外侧为镂空结构的阴极板阳极出口公用管道(118)，在阴极流场进口通道(113)外侧为镂空结构的阴极进口公用管道(112)，在阴极流场出口通道(115)外侧为镂空结构的阴极出口公用管道(114)，阴极板阳极流场进口通道(117)外侧为镂空结构的阴极板阳极进口公用管道(116)；同时，在阴极板流场(111)左部上、下侧分别有直槽结构阴极板冷却剂流场进口通道(121)，在阴极板流场(111)右部上、下侧分别有直槽结构阴极板冷却剂流场出口通道(123)，在上、下二阴极板冷却剂流场进口通道(121)外侧分别有镂空结构阴极板冷却剂进口公用管道(120)，在上、下二阴极板冷却剂流场出口通道(123)外侧分别有镂空结构阴极板冷却剂出口公用管道(122)；/n阳极板体(2)中部横向有一组由直槽流道构成的阳极板流场(228)；阳极板流场(228)左、右二端外侧分别有一与阳极板流场(228)连通的点状凸凹结构阳极板流场进出口分配段(227)，在左侧阳极板流场进出口分配段(227)的上、下方分别有直槽状阳极板阳极流场出口通道(219)和阳极板阴极流场进口通道(213)，在右侧阳极板流场进出口分配段(227)的上、下方分别有直槽状阳极板阴极流场出口通道(215)和阳极板阳极流场进口通道(217)，在阳极板阳极流场出口通道(219)和阳极板阴极流场进口通道(213)外侧分别对应有镂空结构的阳极板阳极出口公用管道(218)和阳极板阴极进口公用管道(212)，在阳极板阴极流场出口通道(215)和阳极板阳极流场进口通道(217)外侧分别对应有镂空结构的阳极板阴极出口公用管道(214)和阳极板阳极进口公用管道(216)，阳极板流场(228)左部上、下侧分别有直槽状阳极板冷却剂流场进口通道(221)，在阳极板流场(228)右部上、下侧分别有直槽状阳极板冷却剂流场出口通道(223)，上、下二阳极板冷却剂流场进口通道(221)的外侧分别有镂空结构的阳极板冷却剂进口公用管道(220)，上、下二阳极板冷却剂流场出口通道(223)的外侧分别有镂空结构的阳极板冷却剂出口公用管道(222)；/n阴极板体(1)和阳极板体(2)相对叠合后，相互配合的镂空结构、凹凸结构分别对应连通，构成阴极物料、阳极物料和冷却剂物料流道，具体包括：阴极板阳极出口公用管道(118)与阳极板阳极出口公用管道(218)对位导通，阴极进口公用管道(112)与阳极板阴极进口公用管道(212)对位导通，阴极板冷却剂进口公用管道(120)与阳极板冷却剂进口公用管道(220)对位导通，阴极板阳极进口公用管道(116)与阳极板阳极进口公用管道(216)对位导通，阴极出口公用管道(114)与阳极板阴极出口公用管道(214)对位导通，阴极板流场(111)与阳极板流场(228)凸凹配合隔离出独立的阳极流场和阴极流场；/n其特征在于，阴极板体(1)和阳极板体(2)外形相同，结构对称；阴极板体(1)和阳极板体(2)冲压成型表面边缘有不连续镂空区域，中部有直槽型凸凹结构；阴极进口公用管道(112)与阴极出口公用管道(114)厚度方向截面面积之比1：1.08；阴极流场进口通道(113)与阴极流场出口通道(115)厚度方向截面面积之比1：1.04；阳极板阳极进口公用管道(216)与阳极板阳极出口公用管道(218)厚度方向截面面积之比，以及，阴极板阳极进口公用管道(116)与阴极板阳极出口公用管道(118)厚度方向截面面积之比均为1：1.06；阴极板阳极流场进口通道(117)与阴极板阳极流场出口通道(119)厚度方向截面面积之比，以及阳极板阳极流场进口通道(217)与阳极板阳极流场出口通道(219)厚度方向截面面积之比均为1：1.01；阴极板冷却剂进口公用管道(120)与阴极板冷却剂出口公用管道(122)厚度方向截面面积之比，以及阳极板冷却剂进口公用管道(220)与阳极板冷却剂出口公用管道(222)厚度方向截面面积之比均为1：1.85；阴极板冷却剂流场进口通道(121)与阴极板冷却剂流场出口通道(123)厚度方向截面面积之比，以及阳极板冷却剂流场进口通道(221)与阳极板冷却剂流场出口通道(223)厚...
【技术特征摘要】
1.改进公用管道和流体通道的质子交换膜燃料电池双极板,包括阴极板体(1)和阳极板体(2)；
阴极板体(1)中部横向有一组由直槽流道构成的阴极板流场(111)，阴极板流场(111)左、右二端外分别有点状凸凹结构形成的与阴极板流场(111)两端连通的阴极板流场进出口分配段(110)，在这二个阴极板流场进出口分配段(110)二边外侧分别有二段直槽结构，其中左下方为阴极板阳极流场出口通道(119)，左上方为阴极流场进口通道(113)，右下方为阴极流场出口通道(115)，右上方为阴极板阳极流场进口通道(117)，在阴极板阳极流场出口通道(119)外侧为镂空结构的阴极板阳极出口公用管道(118)，在阴极流场进口通道(113)外侧为镂空结构的阴极进口公用管道(112)，在阴极流场出口通道(115)外侧为镂空结构的阴极出口公用管道(114)，阴极板阳极流场进口通道(117)外侧为镂空结构的阴极板阳极进口公用管道(116)；同时，在阴极板流场(111)左部上、下侧分别有直槽结构阴极板冷却剂流场进口通道(121)，在阴极板流场(111)右部上、下侧分别有直槽结构阴极板冷却剂流场出口通道(123)，在上、下二阴极板冷却剂流场进口通道(121)外侧分别有镂空结构阴极板冷却剂进口公用管道(120)，在上、下二阴极板冷却剂流场出口通道(123)外侧分别有镂空结构阴极板冷却剂出口公用管道(122)；
阳极板体(2)中部横向有一组由直槽流道构成的阳极板流场(228)；阳极板流场(228)左、右二端外侧分别有一与阳极板流场(228)连通的点状凸凹结构阳极板流场进出口分配段(227)，在左侧阳极板流场进出口分配段(227)的上、下方分别有直槽状阳极板阳极流场出口通道(219)和阳极板阴极流场进口通道(213)，在右侧阳极板流场进出口分配段(227)的上、下方分别有直槽状阳极板阴极流场出口通道(215)和阳极板阳极流场进口通道(217)，在阳极板阳极流场出口通道(219)和阳极板阴极流场进口通道(213)外侧分别对应有镂空结构的阳极板阳极出口公用管道(218)和阳极板阴极进口公用管道(212)，在阳极板阴极流场出口通道(215)和阳极板阳极流场进口通道(217)外侧分别对应有镂空结构的阳极板阴极出口公用管道(214)和阳极板阳极进口公用管道(216)，阳极板流场(228)左部上、下侧分别有直槽状阳极板冷却剂流场进口通道(221)，在阳极板流场(228)右部上、下侧分别有直槽状阳极板冷却剂流场出口通道(223)，上、下二阳极板冷却剂流场进口通道(221)的外侧分别有镂空结构的阳极板冷却剂进口公用管道(220)，上、下二阳极板冷却剂流场出口通道(223)的外侧分别有镂空结构的阳极板冷却剂出口公用管道(222)；
阴极板体(1)和阳极板体(2)相对叠合后，相互配合的镂空结构、凹凸结构分别对应连通，构成阴极物料、阳极物料和冷却剂物料流道，具体包括：阴极板阳极出口公用管道(118)与阳极板阳极出口公用管道(2...
【专利技术属性】
技术研发人员：付宇，傅云峰，
申请(专利权)人：上海骥翀氢能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31
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