一种燃料电池用的气体流道形成组件及燃料电池制造技术

本发明专利技术公开了一种燃料电池用的气体流道形成组件及燃料电池。所述气体流道形成组件，包括至少两块叠放的气体流道形成板，每块气体流道形成板上设有间隔排列的通孔，各气体流道形成板上的相对应的各一组通孔首尾重叠贯通形成一条从所述气体流道形成组件的一端延伸到另一端的气体流道。本发明专利技术燃料电池用的气体流道形成组件通过使用至少两块叠放的气体流道形成板来组装成气体流道形成组件，气体在气体流道中流动时在各块气体流道形成板之间上下交替前行，实现垂直于流道面的流动分量，而相较于采用金属微孔网冲压成型的结构来说，制备难度大大降低，成本降低，并且也不需要复杂的防腐处理工艺，成型平面没有翘曲现象。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池用的气体流道形成组件及燃料电池
本专利技术涉及燃料电池
，特别是涉及一种燃料电池用的气体流道形成组件及燃料电池。
技术介绍
燃料电池的结构包括用作发电的燃料电池单元、用作燃料电池电流输出的导流板等，燃料电池单元由膜电极组件(MEA)和将膜电极组件装夹固定的双极板、密封胶线组成，膜电极组件包括电解质层和将电解质层夹在之间的碳纸或者碳布扩散层，双极板多为金属表面镀层板，或者石墨及石墨复合材料板，密封胶线为弹性密封材料。双极板表面设有用于通气体的气体流道，现有技术中气体流道一般是设置在双极板表面的沟槽，比如公开号为CN104795574A的专利技术公开了一种燃料电池的金属双极板，包括阳极金属板与阴极金属板，阳极金属板与阴极金属板为结构相同的金属极板；金属极板具有第一表面和第二表面，第一表面上具有冲压形成的并行设置的第一流道，第二表面上具有冲压形成的并行设置的第二流道；阴极金属板与阳极金属板叠置，阴极金属板的第二表面上的第二流道与阳极金属板的第二表面上的第二流道扣合形成冷却液流道；阳极金属板上的第一流道为燃料气体流道，阴极金属板上的第一流道为氧化气体流道。但是，类似该技术方案中那种结构的气体流道，无法使气体高效地向膜电极组件扩散，发电效率较低。为了提高燃料电池的发电效率，公开号为CN109616683A的专利技术专利申请中提出了一种冲压成型的微孔新型流场，可以通过产生垂直于流道面的流动分量来提高气体在膜电极扩散层中的扩散，具体结构为：一种燃料电池用气体流道形成板，其介于膜电极接合体与隔板之间进行设置并构成燃料电池的单格电池的分隔件，具有：多个凸部，以在第1方向和与该第1方向交叉的第2方向上分别排列的方式配置，所述凸部向所述膜电极接合体突出；气体流道部，由包含介于所述多个凸部中的相邻的所述凸部之间的部分的、所述气体流道形成板中的与所述膜电极接合体对应的一侧的部分构成；水流道部，由包含所述凸部的内部的、所述气体流道形成板中的与所述隔板对应的一侧的部分构成；以及开口部，形成于所述凸部的侧壁并将该凸部的内外连通，在一个所述凸部中仅在一个地方设置有所述开口部。然而，该技术方案中实现垂直于流道面的流动分量的是采用金属微孔网冲压成型的结构，这种结构成型精度要求高、防腐处理要求高，且成型后的网状流道面存在翘曲现象，增加了燃料电池装配难度，
技术实现思路
本申请针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种制备和装配难度均较低的燃料电池用的气体流道形成组件及燃料电池。一种燃料电池用的气体流道形成组件，所述气体流道形成组件设置于膜电极组件与气体分隔板之间、用于形成气体流道，所述气体流道形成组件包括至少两块叠放的气体流道形成板，每块气体流道形成板上设有间隔排列的通孔，每块气体流道形成板上的通孔分为多组，每组通孔包括从气体流道形成板一端到相对的另一端依次排列的多个，各气体流道形成板上的相对应的各一组通孔首尾重叠贯通形成一条从所述气体流道形成组件的一端延伸到另一端的气体流道。本申请气体流道形成组件可以是由两块气体流道形成板叠放在一起形成，也可以是两块以上的气体流道形成板叠放在一起形成。当然，从结构的简洁与装配的简便出发，优选的，所述气体流道形成组件包括两块叠放的气体流道形成板，两块气体流道形成板上相对应的各一组通孔首尾重叠贯通形成一条气体流道。更优选的，所述通孔为腰型孔，远离膜电极组件一侧气体流道形成板上的腰型孔与靠近膜电极组件一侧气体流道形成板上的腰型孔长度比为1∶1～2.5。一般，靠近膜电极组件一侧的腰型孔需要稍微长一些。腰型孔的宽度为0.5～2mm，长度1～5mm。进一步优选的，两块气体流道形成板上的腰型孔长度方向分别偏向两侧。偏向两侧是指腰型孔的长度方向并不是沿着同一直线方向，而是使形成的气体流道除了上下变换之外，还在水平方向上左右弯折，这样可以在相同长度的气体流道形成组件上形成更加长的气体流道。更长的气体流道意味着气体停留时间更长，从反应效率上来讲提高了气体参与反应率，同时在气体折角处会形成相对不稳定的气体湍流，利于气体向各向扩散参与反应，同样也会增加气体的压力损失。其中，较优的情况下，两块气体流道形成板上首尾重叠的两个腰型孔长度方向的夹角不小于120°。优选的，两块气体流道形成板的厚度比例为1∶1/2～2。气体流道形成板的厚度会影响膜电极组件的进气和排水功能，一般单块气体流道形成板的厚度值水冷堆取0.15～0.3mm；空冷堆空气侧可以取用1～1.5mm。水冷堆的氢气、空气流道和空冷堆的氢气侧流道由于进口是由较高压的气体驱动的，小的横截面积可以保证进气参与反应的效率；空冷堆的空气侧一般是由风扇进出气的，无法驱动气体通过较大压损的细流道，同时要兼顾冷却，因此需要更大的流道横截面积，所以取用厚的气体流道形成板，同时形成流道的通孔宽度应当要适量放大，取2mm宽度甚至2.5mm。优选的，所述气体流道形成板使用碳纸或金属板。本专利技术还提供了一种包含所述气体流道形成组件的燃料电池。所述的燃料电池，包括若干单体电池，每块单体电池包括膜电极组件以及分别设于膜电极组件两侧的所述气体流道形成组件，所述气体流道形成组件背离膜电极组件的一侧设有气体分隔板。本专利技术燃料电池用的气体流道形成组件通过使用至少两块叠放的气体流道形成板来组装成气体流道形成组件，气体流道由各气体流道形成板上的相对应的各一组通孔首尾重叠贯通形成，气体在气体流道中流动时在各块气体流道形成板之间上下交替前行，实现垂直于流道面的流动分量，而相较于采用金属微孔网冲压成型的结构来说，制备难度大大降低，成本降低，并且也不需要复杂的防腐处理工艺，成型平面没有翘曲现象。附图说明图1为气体流道形成组件的爆炸图。图2为气体流道形成组件中气体流动路线示意图。图3为图2中A局部放大图。图4为本专利技术单体电池的结构示意图。图5A为实施例3中本申请气体流道的结构示意图。图5B为实施例3中本申请气体流道的压损检测结果图。图6A为实施例3中对照组气体流道的结构示意图。图6B为实施例3中对照组气体流道的压损检测结果图。图7为实施例3中本申请和对照组进行的活性面积为50平方厘米的单池的极化曲线图。具体实施方式实施例1如图1～3所示，一种燃料电池用的气体流道形成组件，该气体流道形成组件设置于膜电极组件与气体分隔板之间、用于形成气体流道，气体流道形成组件包括至少两块叠放的气体流道形成板1，每块气体流道形成板1上设有间隔排列的通孔2，每块气体流道形成板1上的通孔2分为多组，每组通孔2包括从气体流道形成板1一端到相对的另一端依次排列的多个，各气体流道形成板1上的相对应的各一组通孔2首尾重叠贯通形成一条从气体流道形成组件的一端延伸到另一端的气体流道。本申请气体流道形成组件可以是由两块气体流道形成板1叠放在一起形成，也可以是两块以上的气体流道形成板1叠放在一起形成。当然，从结构的简洁与装配的简便出发，优选的，气体流道形成组件包括两块叠放的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池用的气体流道形成组件，所述气体流道形成组件设置于膜电极组件与气体分隔板之间、用于形成气体流道，其特征在于，所述气体流道形成组件包括至少两块叠放的气体流道形成板，每块气体流道形成板上设有间隔排列的通孔，每块气体流道形成板上的通孔分为多组，每组通孔包括从气体流道形成板一端到相对的另一端依次排列的多个，各气体流道形成板上的相对应的各一组通孔首尾重叠贯通形成一条从所述气体流道形成组件的一端延伸到另一端的气体流道。/n

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池用的气体流道形成组件，所述气体流道形成组件设置于膜电极组件与气体分隔板之间、用于形成气体流道，其特征在于，所述气体流道形成组件包括至少两块叠放的气体流道形成板，每块气体流道形成板上设有间隔排列的通孔，每块气体流道形成板上的通孔分为多组，每组通孔包括从气体流道形成板一端到相对的另一端依次排列的多个，各气体流道形成板上的相对应的各一组通孔首尾重叠贯通形成一条从所述气体流道形成组件的一端延伸到另一端的气体流道。


2.如权利要求1所述的气体流道形成组件，其特征在于，所述气体流道形成组件包括两块叠放的气体流道形成板，两块气体流道形成板上相对应的各一组通孔首尾重叠贯通形成一条气体流道。


3.如权利要求2所述的气体流道形成组件，其特征在于，所述通孔为腰型孔，远离膜电极组件一侧气体流道形成板上的腰型孔与靠近膜电极组件一侧气体流道形成板上的腰型孔长度比为1∶1～2.5。


4.如权利要求3所述的气体流道形...

【专利技术属性】
技术研发人员：范冬琪，曹寅亮，徐乃涛，俞海蛟，孙健，徐淳川，李文，
申请(专利权)人：天能电池集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33