双极板以及燃料电池制造技术

本实用新型专利技术公开了一种双极板以及燃料电池。双极板包括第一板面，第一板面开设有进气口和出气口，进气口和出气口在第一方向上和第二方向上呈间隔设置，第一方向与第二方向相交，第一板面设置有连通进气口与出气口的且呈并联设置的多个气流通道，每个气流通道包括沿着第一方向延伸且与进气口连通的第一主气道、沿着第一方向延伸且与出气口连通的第二主气道、以及连通第一主气道和第二主气道的且呈并联设置的多条沿着第二方向延伸的支气路。本申请通过设置并联的多个气流通道，能够保证每股气体流动路径是相同的，有利于保证气体流过气流通道时各条支气路气体分布均匀。

Bipolar plate and fuel cell

【技术实现步骤摘要】
双极板以及燃料电池
本技术涉及燃料电池领域，特别是涉及双极板以及燃料电池。
技术介绍
燃料电池是一种无污染，能量转化率高的发电机装置，现已在多个领域成功运用。作为燃料电池重要组成部件之一的双极板起着重要作用，主要功能是为阳极气体(例如氢气)和阴极气体(例如空气或者氧气)提供气体流道，阻止阳极气体和阴极气体在电堆内相互串通，以及给电堆冷却提供特定的液冷流道，并在串联的阴阳两极之间建立电流通路的同时保持一定机械强度。双极板气体流道的设计多种多样，设计主要考虑整个气体流道支路流量均匀，若双极板流道设计不合理会导致电堆因过早的浓度极化或膜电极局部浓度极化。
技术实现思路
本技术提供一种双极板以及燃料电池，旨在设计一种能使气体流量均匀的双极板。第一方面，本技术提供了一种双极板，包括第一板面，所述第一板面开设有进气口和出气口，所述进气口和所述出气口在第一方向上和第二方向上呈间隔设置，所述第一方向与所述第二方向相交，所述第一板面设置有连通所述进气口与所述出气口的且呈并联设置的多个气流通道，每个所述气流通道包括沿着所述第一方向延伸且与所述进气口连通的第一主气道、沿着所述第一方向延伸且与所述出气口连通的第二主气道、以及连通所述第一主气道和所述第二主气道的且呈并联设置的多条沿着所述第二方向延伸的支气路。本申请通过设置并联的多个气流通道，气体在每个气流通道内的流动路径均为经第一主气道进入支气路而被分成多股，最后多股气体汇集进入第二主气道，这样能够保证每股气体流动路径是相同的，以及气体由第一主气道进入支气路时流速会减慢，如此都是有利于保证气体流过气流通道时各条支气路气体分布均匀。同时，由于第一主气道、第二主气道和支气路均为直线型，以及气流通道的转弯处相对较少，故气体在气流通道内的阻力损失小，有利于气体进入膜电极组件的扩散层，且也易于加工制造，降低了双极板成本。在一个实施例中，所述进气口和所述出气口在所述第一方向上的尺寸相等，所述进气口和所述出气口在所述第二方向上的尺寸相等；和/或，所述进气口在所述第二方向上超出所述多个气流通道的第一主气道，所述出气口在所述第二方向上超出所述多个气流通道的第二主气道。本申请通过设置进气口和出气口在第一方向上和第二方向上的尺寸相等，如此进气口处和出气口处的气体流量相同，使得第一主气道和第二主气道内的气体流速接近，每个气流通道中的支气路内的气体流速分布也会较为均匀。同时，通过设置进气口在第二方向上超出多个第一主气道，以及出气口在第二方向上超出多个第二主气道，如此有利于保证气体能够均匀地进入多个第一主气道，也能够均匀地流出多个第二主气道。在一个实施例中，所述第一主气道和所述第二主气道在所述第二方向上的尺寸相等；和/或，所述第一主气道和所述第二主气道在所述第二方向上的尺寸均大于所述支气路在所述第一方向上的尺寸。本申请通过设置第一主气道和第二主气道在第二方向上的尺寸相等，有利于保证第一主气道和第二主气道内的气体流速接近。同时，通过设置第一主气道和第二主气道在第二方向上的尺寸均大于支气路在第一方向上的尺寸，这样有利于保证支气路内压强稳定，有利于气体在支气路内均匀地流动。在一个实施例中，所述第一主气道、所述第二主气道和所述支气路在垂直于所述第一板面的方向上的尺寸相等。本申请通过设置第一主气道、第二主气道和支气路的深度相等，这样气体在气流通道内的阻力损失小。在一个实施例中，在一个实施例中，所述多个气流通道在所述第一方向上呈间隔设置，所述多个气流通道的第一主气道在所述第二方向上呈间隔设置，所述多个气流通道的第二主气道在所述第二方向上呈间隔设置，每个所述气流通道中的多条支气路在所述第一方向上呈间隔设置。本申请通过优化多个气流通道的布置方式，使得多个气流通道在第一板面上的排布变得更为紧凑。在一个实施例中，所述第一方向与所述第二方向垂直。本申请通过设置第一方向与第二方向垂直，有利于增加多个气流通道在第一板面上的面积占比。在一个实施例中，所述双极板包括中部、第一边缘部、第二边缘部、第三边缘部和第四边缘部，所述多个气流通道设置于所述中部，所述第一边缘部、所述第二边缘部、所述第三边缘部和所述第四边缘部均位于所述中部的外围，所述第一边缘部和所述第三边缘部均沿着所述第二方向延伸，所述第二边缘部和所述第四边缘部均沿着所述第一方向延伸，且连接于所述第一边缘部和所述第三边缘部之间，所述进气口设置于所述第一边缘部，且靠近所述第二边缘部，所述出气口设置于所述第三边缘部，且靠近所述第四边缘部。本申请通过优化多个气流通道、进气口和出气口在双极板上的设置位置，使得双极板整体结构变得更为紧凑，有利于减小双极板的尺寸。在一个实施例中，所述第一板面开设有第一通气口和第二通气口，所述第一通气口、所述第二通气口、所述进气口和所述出气口分别位于一个矩形区域的四个转角处，且所述进气口和所述出气口呈对角设置，所述第一通气口和所述第二通气口呈对角设置。第二方面，本技术还提供一种燃料电池，包括单电池，所述单电池包括层叠设置两个如第一方面各种实施例中任一项所述的双极板和膜电极组件，所述两个双极板分别为阳极双极板和阴极双极板，所述阳极双极板的第一板面与所述膜电极组件贴合，以形成阳极气体通道，所述阴极双极板的第一板面与所述膜电极组件贴合，以形成阴极气体通道，所述阴极双极板的进气口相对于所述阳极双极板的进气口呈靠近所述阳极双极板的出气口设置，所述阴极双极板的出气口相对于所述阳极双极板的出气口呈靠近所述阳极双极板的进气口设置，以使阳极气体的流动方向和阴极气体的流动方向相反。本申请通过两个双极板分别作为阳极双极板和阴极双极板，来与膜电极组件叠设形成单电池，通过对双极板的气体通道进行合理设计，使阳极气体与阴极气体能够在电堆内均匀反应，减少电堆因局部浓度极化而对整个电堆性能产生的影响。由于阳极双极板和阴极双极板采样相同的结构设计，故能够降低成本。同时，阳极气体的进气口和出气口呈对角设置，阴极气体的进气口和出气口也呈对角设置，且阳极气体的流动方向和阴极气体的流动方向相反，这样高速流动的气体在电堆高功率下运行时，能够带走多余热量的同时也能平衡气体进出口温度梯度，对整个膜电极组件温度均匀性有利。阴极气体与阳极气体交错流动会减轻膜电极组件局部浓度极化带来的影响，能提升单一膜电极组件整体电流密度的一致性。在一个实施例中，所述第一板面开设有第一通气口和第二通气口，所述第一通气口、所述第二通气口、所述进气口和所述出气口分别位于一个矩形区域的四个转角处，且所述进气口和所述出气口呈对角设置，所述第一通气口和所述第二通气口呈对角设置，所述膜电极组件对应所述阳极双极板的进气口、出气口、第一通气口和第二通气口分别开设有第一连通孔、第二连通孔、第三连通孔和第四连通孔，所述阳极双极板的进气口通过所述第一连通孔与所述阴极双极板的第二通气口连通，所述阳极双极板的出气口通过所述第二连通孔与所述阴极双极板的第一通气口连通，所述阳极双极板的第一通气口通过所述第三连通孔与所述阴极双极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双极板，其特征在于，包括第一板面，所述第一板面开设有进气口和出气口，所述进气口和所述出气口在第一方向上和第二方向上呈间隔设置，所述第一方向与所述第二方向相交，所述第一板面设置有连通所述进气口与所述出气口的且呈并联设置的多个气流通道，每个所述气流通道包括沿着所述第一方向延伸且与所述进气口连通的第一主气道、沿着所述第一方向延伸且与所述出气口连通的第二主气道、以及连通所述第一主气道和所述第二主气道的且呈并联设置的多条沿着所述第二方向延伸的支气路。/n

【技术特征摘要】
1.一种双极板，其特征在于，包括第一板面，所述第一板面开设有进气口和出气口，所述进气口和所述出气口在第一方向上和第二方向上呈间隔设置，所述第一方向与所述第二方向相交，所述第一板面设置有连通所述进气口与所述出气口的且呈并联设置的多个气流通道，每个所述气流通道包括沿着所述第一方向延伸且与所述进气口连通的第一主气道、沿着所述第一方向延伸且与所述出气口连通的第二主气道、以及连通所述第一主气道和所述第二主气道的且呈并联设置的多条沿着所述第二方向延伸的支气路。


2.如权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述进气口和所述出气口在所述第一方向上的尺寸相等，所述进气口和所述出气口在所述第二方向上的尺寸相等；和/或，
所述进气口在所述第二方向上超出所述多个气流通道的第一主气道，所述出气口在所述第二方向上超出所述多个气流通道的第二主气道。


3.如权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述第一主气道和所述第二主气道在所述第二方向上的尺寸相等；和/或，
所述第一主气道和所述第二主气道在所述第二方向上的尺寸均大于所述支气路在所述第一方向上的尺寸。


4.如权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述第一主气道、所述第二主气道和所述支气路在垂直于所述第一板面的方向上的尺寸相等。


5.如权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述多个气流通道在所述第一方向上呈间隔设置，所述多个气流通道的第一主气道在所述第二方向上呈间隔设置，所述多个气流通道的第二主气道在所述第二方向上呈间隔设置，每个所述气流通道中的多条支气路在所述第一方向上呈间隔设置。


6.如权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述第一方向与所述第二方向垂直。


7.如权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述双极板包括中部、第一边缘部、第二边缘部、第三边缘部和第四边缘部，所述多个气流通道设置于所述中部，所述第一边缘部、所述第二边缘部、所述第三边缘部和所述第四边缘部均位于所述中部的外围，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦福民，刘慧，
申请(专利权)人：宝能汽车有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44