一种双极板结构和燃料电池制造技术

本发明专利技术提供一种双极板结构和燃料电池，双极板结构包括：第一侧面和第二侧面，第一侧面上设置有氢气流道，第二侧面上设置有氧气流道，第一侧面上设置有至少两个氢气进口和至少两个氢气出口，至少两个氢气进口分别与氢气流道连通，至少两个氢气出口也分别与氢气流道连通；第二侧面上设置有至少两个氧气进口和至少两个氧气出口，至少两个氧气进口分别与氧气流道连通，至少两个氧气出口分别与氧气流道连通。根据本发明专利技术能够保证与每个氢气进口、氢气出口以及每个氧气进气口和每个氧气出气口连通的流道个数更为均匀，使得氢氧电化学反应的反应区面积可根据功率需求进行合理的扩大，解决三进三出由于单一进出口结构而形成的气体分配不均的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种双极板结构和燃料电池
本专利技术涉及燃料电池
，具体涉及一种双极板结构和燃料电池。
技术介绍
燃料电池是目前发展火热的新能源形式。燃料电池系统主要由电堆及控制系统和辅助系统构成。燃料电池电堆(以下简称电堆)主要构成部件为：端板、双极板(又称隔板)、膜电极(包含碳纸扩散层、电解质膜、催化层)、绝缘板、集电板等构成。双极板主要在电堆中承担反应气体载体及分割反应气体的作用。双极板由两块单极板组成，双极板正反表面分别为氢气侧及氧气侧反应面，气体通过进口流入反应流场表面，再经过质子交换膜催化后进行电化学反应，生成电流通过集电板集中向外输出。目前针对双极板反应流场的结构设计有很多种，常见的有蛇形流畅、平直流道、交指流场等。不管何种流场结构，主要目的都是为了将反应气体在流场部分可以均匀分布，同时将反应后的废气及生成的反应水及时排出。现有大多数版型采用“三进三出”设计思路(1个氢气进气口、1个氧气进气口、1个冷却水进水口，对应3个出口)，这类设计中，由于气体分配影响，版型不能根据功率需求将反应区面积进行有效化放大。由于现有技术中的双极板由于单一的进出气口结构导致气体分配不均、反应区面积无法进行有效化放大等技术问题，因此本专利技术研究设计出一种双极板结构和燃料电池。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中双极板存在由于单一的进出气口结构导致气体分配不均、反应区面积无法进行有效化放大的缺陷，从而提供一种双极板结构和燃料电池。为了解决上述问题，本专利技术提供一种双极板结构，其包括：相背的第一侧面和第二侧面，所述第一侧面上设置有氢气流道，所述第二侧面上设置有氧气流道，所述第一侧面上设置有至少两个氢气进口和至少两个氢气出口，至少两个所述氢气进口分别与所述氢气流道连通，至少两个所述氢气出口也分别与所述氢气流道连通；所述第二侧面上设置有至少两个氧气进口和至少两个氧气出口，至少两个所述氧气进口分别与所述氧气流道连通，至少两个所述氧气出口分别与所述氧气流道连通。优选地，所述双极板结构包括至少两个单元模块，每个所述单元模块在所述第一侧面上包括两个所述的氢气流道，每个所述单元模块在所述第二侧面上包括两个所述的氧气流道。优选地，所述单元模块在所述第一侧面上还包括一个所述氢气进口，所述氢气进口分别与两个所述氢气流道连通，所述单元模块在所述第一侧面上包括两个所述氢气出口，其中一个所述氢气出口与其中一个所述氢气流道连通，另一个所述氢气出口与另一个所述氢气流道连通。优选地，两个所述单元模块拼接在一起后共用相接位置处的所述氢气出口，使得该处所述氢气出口同时与两个所述单元模块中的氢气流道分别连通，两个所述单元模块包括位于一侧的两个所述氢气进口和位于另一侧的三个氢气出口。优选地，所述单元模块在所述第二侧面上包括一个所述氧气进口，所述氧气进口分别与两个所述氧气流道连通，所述单元模块在所述第二侧面上包括两个氧气出口，其中一个所述氧气出口与其中一个所述氧气流道连通，另一个所述氧气出口与另一个所述氧气流道连通。优选地，两个所述单元模块拼接在一起后共用相接位置处的氧气出口，使得该处所述氧气出口同时与两个所述单元模块中的氧气流道分别连通，两个所述单元模块包括位于一侧的两个所述氧气进口和位于另一侧的三个所述氧气出口。优选地，所述氧气出口与所述氢气进口位于水平方向的同一侧，即第一侧，所述氧气进口与所述氢气出口位于水平方向的同一侧，即第二侧；位于所述第一侧的所述氧气出口与所述氢气进口在水平方向上交替间隔设置；位于所述第二侧的所述氧气进口与所述氢气出口在水平方向上交替间隔设置。优选地，所述双极板结构还包括冷却水通道、进水口和出水口，所述冷却水通道设置于所述第一侧面和所述第二侧面之间的所述双极板结构的内部，所述进水口设置于所述双极板结构上位于水平方向的第三侧，所述出水口设置于所述双极板结构上位于水平方向的第四侧。优选地，当包括第一侧和第二侧时，所述第一侧至所述第二侧的方向与所述第三侧到所述第四侧的方向相垂直。优选地，所述双极板结构由两块单极板拼接而成，且形成所述第一侧面的单极板通过冲压而形成所述氢气流道、而在所述第一侧面的背侧形成第一凹槽，形成所述第二侧面的单极板通过冲压而形成所述氧气流道、而在所述第二侧面的背侧形成第二凹槽，两块所述单极板拼接后所述第一凹槽和所述第二凹槽共同构成所述冷却水通道。优选地，在所述第一侧面上、且位于所述进水口与所述氢气流道之间还设置有第一密封条，在所述第一侧面上、且位于所述出水口与所述氢气流道之间还设置有第二密封条；在所述第二侧面上、且位于所述进水口与所述氧气流道之间还设置有第三密封条，在所述第二侧面上、且位于所述出水口与所述氧气流道之间还设置有第四密封条。优选地，所述氢气进口与所述氢气流道之间还设置有至少一个第一导流条，所述氢气出口与所述氢气流道之间还设置有至少一个第二导流条；所述氧气进口与所述氧气流道之间还设置有至少一个第三导流条，所述氧气出口与所述氧气流道之间还设置有至少一个第四导流条。优选地，所述双极板结构的水平方向的四周侧的至少一侧设置有至少一个定位槽，且所述定位槽成豁口的槽结构；和/或，所述双极板结构上靠近水平方向边缘的位置设置有至少一个螺栓孔。本专利技术还提供一种燃料电池，其包括前任一项所述的双极板结构。本专利技术提供的一种双极板结构和燃料电池具有如下有益效果：本专利技术通过在双极板结构上的第一侧面设置两个以上的氢气进口和氢气出口，并使两个以上的氢气进口分别与氢气流道连通、和两个以上的氢气出口分别与氢气流道连通，能够保证与每个氢气进气口和每个氢气出气口连通的流道个数更为均匀，通过在双极板结构上的第二侧面设置两个以上的氧气进口和氧气出口，并使两个以上的氧气进口分别与氧气流道连通、和两个以上的氧气出口分别与氧气流道连通，能够保证与每个氧气进气口和每个氧气出气口连通的流道个数更为均匀，最终使得氢氧电化学反应的反应区面积可根据功率需求进行合理的扩大，解决三进三出由于单一进出口结构而形成的气体分配不均的问题，进而解决版型不能根据功率需求将反应区面积进行有效化放大的问题；本专利技术采用模块化的设计思路，从而为电堆的单板功率提供更宽适用范围的拓展。附图说明图1是本专利技术的双极板结构的第一侧面的结构图；图2是本专利技术的双极板结构的第二侧面的结构图；图3是本专利技术的双极板结构的内部的冷却水通道的结构图；图4是专利技术的双极板结构的两个相邻单元模块的结构示意图；图5是本专利技术的双极板结构的多个单元模块拼接而成的结构示意图；图6是本专利技术的双极板结构的第一侧面的正面结构示意图；图7是本专利技术的双极板结构的第二侧面的正面结构示意图；图8是本专利技术的替代实施例一的双极板结构的第一侧面的正面结构示意图；图9是本专利技术的替代实施例二的双极板结构的第一侧面的正面结构示意图；图10是本专利技术的替代实施例三的双极板结构的第一侧面的正面结构示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双极板结构，其特征在于：包括：/n第一侧面(11)和第二侧面(12)，所述第一侧面(11)上设置有氢气流道(2)，所述第二侧面(12)上设置有氧气流道(3)，所述第一侧面(11)上设置有至少两个氢气进口(21)和至少两个氢气出口(22)，至少两个所述氢气进口(21)分别与所述氢气流道(2)连通，至少两个所述氢气出口(22)也分别与所述氢气流道(2)连通；所述第二侧面(12)上设置有至少两个氧气进口(31)和至少两个氧气出口(32)，至少两个所述氧气进口(31)分别与所述氧气流道(3)连通，至少两个所述氧气出口(32)分别与所述氧气流道(3)连通。/n

【技术特征摘要】
1.一种双极板结构，其特征在于：包括：
第一侧面(11)和第二侧面(12)，所述第一侧面(11)上设置有氢气流道(2)，所述第二侧面(12)上设置有氧气流道(3)，所述第一侧面(11)上设置有至少两个氢气进口(21)和至少两个氢气出口(22)，至少两个所述氢气进口(21)分别与所述氢气流道(2)连通，至少两个所述氢气出口(22)也分别与所述氢气流道(2)连通；所述第二侧面(12)上设置有至少两个氧气进口(31)和至少两个氧气出口(32)，至少两个所述氧气进口(31)分别与所述氧气流道(3)连通，至少两个所述氧气出口(32)分别与所述氧气流道(3)连通。


2.根据权利要求1所述的双极板结构，其特征在于：
所述双极板结构包括至少两个单元模块(100)，每个所述单元模块(100)在所述第一侧面(11)上包括两个所述的氢气流道(2)，每个所述单元模块(100)在所述第二侧面(12)上包括两个所述的氧气流道(3)。


3.根据权利要求2所述的双极板结构，其特征在于：
所述单元模块(100)在所述第一侧面(11)上还包括一个所述氢气进口(21)，所述氢气进口(21)分别与两个所述氢气流道(2)连通，所述单元模块(100)在所述第一侧面(11)上还包括两个所述氢气出口(22)，其中一个所述氢气出口(22)与其中一个所述氢气流道(2)连通，另一个所述氢气出口(22)与另一个所述氢气流道(2)连通。


4.根据权利要求3所述的双极板结构，其特征在于：
两个所述单元模块(100)拼接在一起后共用相接位置处的所述氢气出口(22)，使得该共用相接位置处所述氢气出口(22)同时与两个所述单元模块(100)中的氢气流道分别连通，两个所述单元模块(100)包括位于一侧的两个所述氢气进口(21)和位于另一侧的三个氢气出口(22)。


5.根据权利要求2所述的双极板结构，其特征在于：
所述单元模块(100)在所述第二侧面(12)上还包括一个所述氧气进口(31)，所述氧气进口(31)分别与两个所述氧气流道(3)连通，所述单元模块(100)在所述第二侧面(12)上包括两个氧气出口(32)，其中一个所述氧气出口(32)与其中一个所述氧气流道(3)连通，另一个所述氧气出口(32)与另一个所述氧气流道(3)连通。


6.根据权利要求5所述的双极板结构，其特征在于：
两个所述单元模块(100)拼接在一起后共用相接位置处的氧气出口(32)，使得该共用相接位置处所述氧气出口(32)同时与两个所述单元模块(100)中的氧气流道分别连通，两个所述单元模块(100)包括位于一侧的两个所述氧气进口(31)和位于另一侧的三个所述氧气出口(32)。


7.根据权利要求1-6中任一项所述的双极板结构，其特征在于：
所述氧气出口(32)与所述氢气进口(21)位于水平方...

【专利技术属性】
技术研发人员：张磊，王思偲，张永，张威，肖彪，刘智亮，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44