本发明专利技术提供了一种金属‑石墨复合结构的燃料电池双极板，通过石墨极板‑金属极板的复合结构，实现燃料电池双极板高耐蚀、高气密性和高强度的综合性能。本发明专利技术提供的双极板具有长寿命，耐腐蚀的特点，避免金属极板腐蚀溶出的金属离子毒害膜电极，保证电堆输出性能和使用寿命。采用石墨极板和金属极板复合的结构，结合金属极板一侧为气体流道，一侧为冷却流道的优点，降低双极板厚度，实现燃料电池电堆的高体积比功率要求。并且，制备低成本，工艺简单，可实现批量化生产。
【技术实现步骤摘要】
一种金属-石墨复合结构的燃料电池双极板以及一种燃料电池
本专利技术属于燃料电池
，具体涉及一种金属-石墨复合结构的燃料电池双极板以及一种燃料电池。
技术介绍
现有的双极板一般采用金属双极板或石墨双极板，主要存在以下问题：1、在燃料电池环境中，尤其是高电位和酸性腐蚀溶液条件下，金属双极板不可避免的会发生腐蚀，导致双极板接触电阻增加，并且金属双极板在腐蚀过程中，会不断释放出金属离子，毒化膜电极，最终造成燃料电池电堆的输出功率下降和寿命降低。2、与金属双极板相比，石墨双极板具有更好的化学稳定性和耐久性，但是石墨材料的强度低，气密性差。为保证石墨双极板的强度和气密性，石墨板材的加工厚度大，导致电堆的体积比功率低，并且石墨双极板长时间使用时，气密性风险高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种金属-石墨复合结构的燃料电池双极板，本专利技术提供的燃料电池双极板具有高耐蚀、高气密性和高强度的综合性能。本专利技术提供了一种金属-石墨复合结构的燃料电池双极板，包括金属极板(1)和石墨极板(4)，所述石墨极板(4)的一侧贴合固定有金属极板(1)且另一侧表面开设有石墨极板流道(7)，所述金属极板(4)的外侧表面开设有金属极板流道(5)，且所述金属极板(1)与所述石墨极板(4)之间开设有冷却剂流道(6)。优选的，在所述金属极板(1)和石墨极板(4)之间，还贴合固定有金属隔板(3)；所述金属隔板(3)包括基板和复合于所述基板表面的耐腐蚀或导电涂层，所述基板的材质为不锈钢、纯钛或钛合金，所述金属隔板的基材厚度为0.07～0.15mm，金属隔板的厚度为0.07～0.8mm。优选的，所述金属极板(1)包括基板和复合于所述基板表面的耐腐蚀或导电涂层，所述基板的材质为不锈钢、纯钛或钛合金，所述金属极板的厚度为0.3～0.8mm。优选的，所述石墨极板(4)的材质为天然石墨、人造石墨、柔性石墨、膨胀石墨，或含有石墨、炭黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维中的一种或多种和树脂形成的石墨基复合材料，所述石墨极板的厚度为0.5～1.2mm。优选的，所述石墨极板流道(7)的宽度为0.3～1.5mm，高度为0.2～0.7mm；所述金属极板流道(5)的宽度为0.3～1.5mm，高度为0.2～0.7mm；所述冷却剂流道(6)的宽度为0.3～1.5mm，高度为0.2～0.7mm。优选的，所述金属极板(1)和石墨极板(4)通过胶粘层贴合固定或通过压合贴合固定，所述胶粘层选自酚醛树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、氨基树脂、聚氨酯树脂、不饱和树脂或橡胶类基料。优选的，所述金属极板(1)表面还设置有氧化剂流道或还原剂流道；所述石墨极板(4)表面还设置有氧化剂流道或还原剂流道。本专利技术还提供了一种燃料电池，包括电池堆，所述电池堆由若干个燃料电池双极板以及复合于所述燃料电池双极板之间的膜电极组成。与现有技术相比，本专利技术提供了一种金属-石墨复合结构的燃料电池双极板，包括金属极板(1)和石墨极板(4)，所述石墨极板(4)的一侧贴合固定有金属极板(1)且另一侧表面开设有石墨极板流道(7)，所述金属极板(4)的外侧表面开设有金属极板流道(5)，且所述金属极板(1)与所述石墨极板(4)之间开设有冷却剂流道(6)。本专利技术在燃料电池腐蚀更严重的一侧选用耐蚀性更优的石墨极板，而另一侧选用强度和气密性更优的金属极板。通过石墨极板-金属极板的复合结构，实现燃料电池双极板高耐蚀、高气密性和高强度的综合性能。本专利技术提供的双极板具有长寿命，耐腐蚀的特点，避免金属极板腐蚀溶出的金属离子毒害膜电极，保证电堆输出性能和使用寿命。采用石墨极板和金属极板复合的结构，结合金属极板一侧为气体流道，一侧为冷却流道的优点，降低双极板厚度，实现燃料电池电堆的高体积比功率要求。并且，制备低成本，工艺简单，可实现批量化生产。附图说明图1为本专利技术提供的燃料电池双极板的石墨极板结构示意图。；图2为本专利技术提供的燃料电池双极板的金属极板示意图；图3为本专利技术提供的燃料电池双极板的截面结构示意图；图4为本专利技术提供的燃料电池双极板的金属隔板的结构示意图；图5为本专利技术提供的燃料电池双极板的截面结构示意图；图6为本专利技术提供的燃料电池双极板的各层层叠结构示意图；图7为本专利技术提供的燃料电池双极板的组装后的示意图；图8(a)为本专利技术燃料电池电堆组装后的截面结构示意图；图8(b)为本专利技术燃料电池电堆组装结构示意图；图9为本专利技术燃料电池电堆结构示意图。具体实施方式本专利技术提供了一种金属-石墨复合结构的燃料电池双极板，包括金属极板(1)和石墨极板(4)，所述石墨极板(4)的一侧贴合固定有金属极板(1)且另一侧表面开设有石墨极板流道(7)，所述金属极板(4)的外侧表面开设有金属极板流道(5)，且所述金属极板(1)与所述石墨极板(4)之间开设有冷却剂流道(6)。本专利技术提供的燃料电池双极板包括石墨极板(4)，参见图1，图1为本专利技术燃料电池石墨极板结构示意图。图1中，8.石墨极板氧化剂通道入口，9.石墨极板冷却剂通道入口，10.石墨极板还原剂通道出口，11.石墨极板还原剂通道入口，12.石墨极板冷却剂通道出口，13.石墨极板氧化剂通道出口，14.石墨极板流道。其中，所述石墨极板流道用于通入氧化剂气体或还原剂气体，形成氧化剂流道或还原剂流道。所述石墨极板流道(7)的宽度为0.3～1.5mm，高度为0.2～0.7mm。其中，上述各个流道的宽度独立的为0.3～1.5mm，高度独立的为0.2～0.7mm。在本专利技术中，所述石墨极板(4)的材质为天然石墨、人造石墨、柔性石墨、膨胀石墨，或含有石墨、炭黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维中的一种或多种和树脂形成的石墨基复合材料。石墨极板可以通过机加工成形、模具压制成形或压缩成形，也可以通过模具注塑成形。所述石墨极板的厚度为0.5～1.2mm。所述石墨极板(4)的一侧表面开设有石墨极板流道(7)，另一侧贴合固定有金属极板(1)。参见图2，图2是本专利技术提供的燃料电池双极板的金属极板示意图。如图2所示，金属极板上设置有还原剂的通道入口18、还原剂的通道出口17，氧化剂的通道入口15、氧化剂的通道出口20，冷却剂通道入口16、冷却剂通道出口19，还原剂的流道21。所述冷却剂流道(6)的宽度为0.3～1.5mm，高度为0.2～0.7mm。所述金属极板流道(5)的宽度为0.3～1.5mm，高度为0.2～0.7mm；其中，上述各个流道的宽度独立的为0.3～1.5mm，高度独立的为0.2～0.7mm。所述金属极板(1)包括基板和复合于所述基板表面的耐腐蚀或导电涂层，所述基板的材质为不锈钢、纯钛或钛合金，所述耐腐蚀或导电涂层可以通过物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)或电镀等表面处理方式制备耐蚀性或导电性的表面涂层。金属极板可以通过冲压成形的方式进行本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种金属-石墨复合结构的燃料电池双极板，其特征在于，包括金属极板(1)和石墨极板(4)，所述石墨极板(4)的一侧贴合固定有金属极板(1)且另一侧表面开设有石墨极板流道(7)，所述金属极板(4)的外侧表面开设有金属极板流道(5)，且所述金属极板(1)与所述石墨极板(4)之间开设有冷却剂流道(6)。/n
【技术特征摘要】
1.一种金属-石墨复合结构的燃料电池双极板，其特征在于，包括金属极板(1)和石墨极板(4)，所述石墨极板(4)的一侧贴合固定有金属极板(1)且另一侧表面开设有石墨极板流道(7)，所述金属极板(4)的外侧表面开设有金属极板流道(5)，且所述金属极板(1)与所述石墨极板(4)之间开设有冷却剂流道(6)。
2.根据权利要求1所述的燃料电池双极板，其特征在于，在所述金属极板(1)和石墨极板(4)之间，还贴合固定有金属隔板(3)；
所述金属隔板(3)包括基板和复合于所述基板表面的耐腐蚀或导电涂层，所述基板的材质为不锈钢、纯钛或钛合金，所述金属隔板的基材厚度为0.07～0.15mm，金属隔板的厚度为0.07～0.8mm。
3.根据权利要求1所述的燃料电池双极板，其特征在于，所述金属极板(1)包括基板和复合于所述基板表面的耐腐蚀或导电涂层，所述基板的材质为不锈钢、纯钛或钛合金，所述金属极板的厚度为0.3～0.8mm。
4.根据权利要求1所述的燃料电池双极板，其特征在于，所述石墨极板(4)的材质为天然石墨、人造石墨、柔性石墨、膨胀石墨，或含有...
【专利技术属性】
技术研发人员：侯中军，李慧哲，石伟玉，杨曦，方亮，赵利平，
申请(专利权)人：上海捷氢科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。