石墨双极板及质子交换膜燃料电池制造技术

本发明专利技术公开一种石墨双极板及质子交换膜燃料电池。石墨双极板包括两个石墨单元板，每一石墨单元板包括层叠设置的端板及流场板，以在二者的层叠处限定出沿横向并行间隔的多个水浴流道，每一水浴流道包括上下间隔的两个横向段、及连接两个横向段的竖向段；两个石墨单元板其一为阴极板，另一为阳极板。本发明专利技术中，在端板及流场板之间设置水浴流道，不干扰流场板与膜电极之间的反应，也即不影响电堆的工作；水浴流道通过两个横向段及竖向段而设置成连通的Z字型，在有限的板面内增大水流量同时减小流阻，促进去离子水的顺利流通以利于换热，且便利于对电池进行水热管理，使得电堆持续在适宜温度下运行，有助于提升电堆的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
石墨双极板及质子交换膜燃料电池
本专利技术涉及质子交换膜燃料电池
，具体涉及一种石墨双极板及质子交换膜燃料电池。
技术介绍
双极板在电堆中起到收集电流、分隔燃料和氧化剂、传热、支撑电堆等重要作用。其中，石墨双极板因其具有电、导热性能好、电阻低、耐腐蚀性强、适合批量加工等优点而被广泛应用于质子交换膜燃料电池中。作为处于提供能量核心地位的质子交换膜燃料电池在运行时，会在电池进行电化学反应过程中产生大量热，该热量若得不到及时发散，容易影响电堆的性能稳定。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提出一种石墨双极板及质子交换膜燃料电池，旨在提供一种利于散热以确保电堆性能稳定的石墨双极板及质子交换膜燃料电池。为实现上述目的，本专利技术提出的一种石墨双极板，用于质子交换膜燃料电池，所述石墨双极板包括两个石墨单元板，每一所述石墨单元板包括层叠设置的端板及流场板，以在二者的层叠处限定出沿横向并行间隔设置的多个水浴流道，每一所述水浴流道包括上下间隔的两个横向段、以及连接所述两个横向段的竖向段；其中，所述两个石墨单元板的其一为阴极板，另一为阳极板。可选地，所述石墨单元板具有沿层叠方向贯穿所述端板及所述流场板且连通所述水浴流道设置的水浴进口与水浴出口，所述水浴进口设于所述水浴出口的下方。可选地，所述流场板具有背对对应的所述端板设置的流场侧，所述流场板的流场侧设有气体流道；所述气体流道包括沿横向并行间隔设置的多个通道段，每一所述通道段沿上下向延伸。可选地，所述阳极板的气体流道还包括分设于所述多个通道段的进口处及出口处的两个配气流道。可选地，所述阳极板的流场侧设有多个凸柱，所述多个凸柱分设于所述多个通道段的进口处及出口处，所述多个凸柱构成所述两个配气流道；其中，每一所述凸柱的外周侧呈弧面状设置。可选地，所述石墨单元板具有沿层叠方向贯穿所述端板及所述流场板且连通所述气体流道设置的气体进口与气体出口；所述石墨单元板还包括设于所述端板及所述流场板之间的扰流件，所述扰流件设于所述气体进口处和/或所述气体出口处，以对经过的气体进行扰流。可选地，所述扰流件包括板状本体及贯穿所述板状本体厚度方向设置的多个过气孔。可选地，所述石墨单元板具有沿层叠方向贯穿所述端板及所述流场板且连通所述气体流道设置的气体进口与气体出口；其中，所述阴极板的气体进口处设有至少一个加强筋；和/或，所述阴极板上邻近气体出口处设有安装腔，所述安装腔用以供冷凝器安装。此外，为实现上述目的，本专利技术还提供一种质子交换膜燃料电池，包括：膜电极；以及，如上所述的石墨双极板；其中，所述阴极板及所述阳极板的两个流场板分别安装于所述膜电极的相对两侧壁。可选地，所述流场板具有背对对应的所述端板设置的流场侧，所述流场板的流场侧设有气体流道；所述石墨单元板至少在所述流场板的流场侧上沿所述气体流道的周侧设有密封槽，所述密封槽用以供一密封圈安装。本专利技术提供的技术方案中，石墨单元板在端板及流场板之间设置水浴流道，不干扰流场板与膜电极之间的反应，也即不影响电堆的工作；水浴流道通过两个横向段及竖向段而设置成连通的Z字型，使得在有限的板面内尽可能多地增大水流量同时减小流阻，促进去离子水的顺利流通以利于换热，且便利于对电池进行水热管理，使得电堆持续在适宜温度下运行，有助于提升电堆的工作效率及稳定性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本专利技术提供的风冷质子交换膜燃料电池的一实施例的分解示意图；图2为图1中阴极端板(一侧)的结构示意图；图3为图1中阴极端板(另一侧)的结构示意图；图4为图1中阴极流场板(一侧)的结构示意图；图5为图1中阴极流场板(另一侧)的结构示意图；图6为图1中阳极端板(一侧)的结构示意图；图7为图1中阳极端板(另一侧)的结构示意图；图8为图1中阳极流场板(一侧)的结构示意图；图9为图1中阳极流场板(另一侧)的结构示意图。附图标号说明：本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明，若本专利技术实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，若本专利技术实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。双极板在电堆中起到收集电流、分隔燃料和氧化剂、传热、支撑电堆等重要作用。其中，石墨双极板因其具有电、导热性能好、电阻低、耐腐蚀性强、适合批量加工等优点而被广泛应用于质子交换膜燃料电池中。作为处于提供能量核心地位的质子交换膜燃料电池在运行时，会在电池进行电化学反应过程中产生大量热，该热量若得不到及时发散，容易影响电堆的性能稳定。鉴于此，本专利技术提供一种质子交换膜燃料电池，如图1所示为质子本专利技术提供的质子交换膜燃料电池的具体实施例，所述质子交换膜燃料电池包括膜电极以及石墨双极板，其中，所述石墨双极板包括阴极板及阳极板，所述阴极板及所述阳极板的两个流场板分别安装于所述膜电极的相对两侧壁。请参阅图2至图9，所示为本专利技术提供的石墨双极板的具体实施例，由于本专利技术的主要专利技术点在于对石墨双极板的改进，以下将首先结合附图及具体实施例，对石墨双极板进行说明。请参阅图1、图3及图5，本专利技术提供的所述石墨双极板包括两个石墨单元板，每一所述石墨单元板包括层叠设置的端板及流场板，以在二者的层叠处限定出沿横向并行间隔设置的多个水浴流道3，每一所述水浴流道3包括上下间隔的两个横向段31、以及连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨双极板，用于质子交换膜燃料电池，其特征在于，所述石墨双极板包括两个石墨单元板，每一所述石墨单元板包括层叠设置的端板及流场板，以在二者的层叠处限定出沿横向并行间隔设置的多个水浴流道，每一所述水浴流道包括上下间隔的两个横向段、以及连接所述两个横向段的竖向段；/n其中，所述两个石墨单元板的其一为阴极板，另一为阳极板。/n

【技术特征摘要】
1.一种石墨双极板，用于质子交换膜燃料电池，其特征在于，所述石墨双极板包括两个石墨单元板，每一所述石墨单元板包括层叠设置的端板及流场板，以在二者的层叠处限定出沿横向并行间隔设置的多个水浴流道，每一所述水浴流道包括上下间隔的两个横向段、以及连接所述两个横向段的竖向段；
其中，所述两个石墨单元板的其一为阴极板，另一为阳极板。


2.如权利要求1所述的石墨双极板，其特征在于，所述石墨单元板具有沿层叠方向贯穿所述端板及所述流场板且连通所述水浴流道设置的水浴进口与水浴出口，所述水浴进口设于所述水浴出口的下方。


3.如权利要求1所述的石墨双极板，其特征在于，所述流场板具有背对对应的所述端板设置的流场侧，所述流场板的流场侧设有气体流道；
所述气体流道包括沿横向并行间隔设置的多个通道段，每一所述通道段沿上下向延伸。


4.如权利要求3所述的石墨双极板，其特征在于，所述阳极板的气体流道还包括分设于所述多个通道段的进口处及出口处的两个配气流道。


5.如权利要求4所述的石墨双极板，其特征在于，所述阳极板的流场侧设有多个凸柱，所述多个凸柱分设于所述多个通道段的进口处及出口处，所述多个凸柱构成所述两个配气流道；
其中，每一所述凸柱的外周侧呈弧面状设置。


6.如权利要求3所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴后昌，胡泽宇，方洲，周浩然，胡志刚，宋少云，
申请(专利权)人：武汉轻工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42