双极板和燃料电池制造技术

本申请提供一种双极板和燃料电池。该双极板包括阴极板(1)和阳极板(2)，阴极板(1)包括空气进口(3)、空气出口(4)和空气流道(5)，空气流道(5)的第一端与空气进口(3)连通，空气流道(5)的第二端与空气出口(4)连通，空气出口(4)全覆盖空气流道(5)。根据本申请的双极板，能够保证阴极侧液态水的及时排出，大大提升双极板在大电流密度下的工作稳定性。在大电流密度下的工作稳定性。在大电流密度下的工作稳定性。

【技术实现步骤摘要】
双极板和燃料电池


[0001]本申请涉及燃料电池
，具体涉及一种双极板和燃料电池。

技术介绍

[0002]双极板作为燃料电池的重要部件，具有集流、支撑膜电极和均匀分配反应气体的功能。金属双极板一般由两片金属极板通过焊接加工而成(石墨双极板则有两片石墨极板粘接在一起，下面主要以金属双极板为例进行说明)，两片金属极板形成的空间一般作为冷却液的流动空间，用于流通冷却液体，而在金属极板表面布置有多条流道，用于流通反应气体。考虑到燃料电池阴极侧在反应时是产生水的主要场所，在大电流密度下还须考虑阴极流场的排水性能。因此，对于金属极板而言，既要通过巧妙的结构设计使得三种工质——空气、氢气和冷却水能够安全隔离，又要尽可能的保证排水性能好，这是金属双极板设计的主要难点。
[0003]对于现有技术的双极板而言，由于氢气进/出口、空气进/出口和冷却水进/ 出口并排设置，由于受到氢气进/出口和冷却水进/出口的挤占，空气进/出口的宽度较窄，远小于空气流道在中间区域的流道宽度，为了保证空气分布均匀，需要在空气进口侧增加分流结构，同时，在空气出口侧，由于从中间区域到空气出口位置宽度变窄，会存在空气流道的收缩，而这种收缩一般表现为流道数量的减少，这样一来，就会导致空气流道变窄，反应过程中产生的水会在空气流道的出口侧存在较大的流动阻力，在较大电流密度下，容易出现空气流道的排水能力不足，液态水无法及时排出流道的问题，大大降低了极板在大电流密度下的工作稳定性。

技术实现思路

[0004]因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种双极板和燃料电池，能够保证阴极侧液态水的及时排出，大大提升双极板在大电流密度下的工作稳定性。
[0005]为了解决上述问题，本申请提供一种双极板，包括阴极板和阳极板，阴极板包括空气进口、空气出口和空气流道，空气流道的第一端与空气进口连通，空气流道的第二端与空气出口连通，空气出口全覆盖空气流道。
[0006]优选地，沿着从空气进口到空气出口的方向，空气流道的总宽度恒定。
[0007]优选地，空气进口位于阴极板的长边的第一端，空气出口分别位于阴极板的长边的第二端，空气进口位于阴极板的短边的第一端，空气出口位于阴极板的短边的第二端。
[0008]优选地，空气流道包括弧形段和直线段，弧形段设置在直线段的两端，直线段的第一端通过弧形段与空气进口连通，直线段的第二端通过弧形段与空气出口连通。
[0009]优选地，空气流道为多条，各空气流道的长度和宽度相同。
[0010]优选地，阴极板还包括氢气进口和氢气出口，氢气进口位于阴极板的长边的第二端，氢气出口分别位于阴极板的长边的第一端，氢气进口位于阴极板的短边的第一端，氢气出口位于阴极板的短边的第二端。
[0011]优选地，阴极板还包括冷却液进口和冷却液出口，冷却液进口位于阴极板的长边的第一端，冷却液出口位于阴极板的长边的第二端，阴极板的背侧设置有冷却液流道，冷却液流道的第一端与冷却液进口连通，冷却液流道的第二端与冷却液出口连通。
[0012]优选地，冷却液进口和/或冷却液出口全覆盖冷却液流道。
[0013]优选地，相邻的空气流道之间通过间隔凸起间隔开，冷却液流道位于间隔凸起的背侧。
[0014]优选地，阳极板与阴极板结构相同。
[0015]优选地，阳极板和阴极板镜面对称，阳极板和阴极板叠置，形成双极板。
[0016]优选地，阳极板和阴极板的背侧贴合在一起，形成冷却液通道，阴极板包括冷却液进口和冷却液出口时，冷却液通道的一端与冷却液进口连通，冷却液通道的另一端与冷却液出口连通。
[0017]优选地，冷却液通道的两端形成流场区域，阳极板上的冷却液流道与阴极板上的冷却液流道在流场区域交叉，形成重叠区域和非重叠区域，冷却液进口通过非重叠区域的流场区域与冷却液通道连通。
[0018]优选地，位于阳极板的冷却液流道外侧的流场区域全覆盖阴极板的冷却液流道，并与阴极板的冷却液流道连通，位于阴极板的冷却液流道外侧的流场区域全覆盖阳极板的冷却液流道，并与阳极板的冷却液流道连通。
[0019]优选地，位于非重叠区域的流场区域设置有支撑凸起，支撑凸起位于阳极板和阴极板之间，用于支撑阴极板和阳极板。
[0020]优选地，双极板为金属板、石墨板或复合石墨板；和/或，双极板冲压或雕刻成型。
[0021]优选地，阴极板的厚度为0.01～1mm；和/或，阴极板的空气流道深度为 0.1-10mm，流道宽度为0.1-10mm。
[0022]根据本申请的另一方面，提供了一种燃料电池，包括双极板，该双极板为上述的双极板。
[0023]本申请提供的双极板，包括阴极板和阳极板，阴极板包括空气进口、空气出口和空气流道，空气流道的第一端与空气进口连通，空气流道的第二端与空气出口连通，空气出口全覆盖空气流道。本申请中对空气出口进行了改造，使得空气出口能够对所有的空气流道进行全覆盖，使得所有的空气流道均能够直接与空气出口连通，因此无需分流结构，不容易出现流体通道宽度的突变，使得空气流道从中间区域到空气出口位置的宽度基本上一致，避免了空气流道的收缩，使得反应过程中产生的水能够在空气流道的出口侧顺利排出，减小液态水在空气流道出口侧的流动阻力，在较大电流密度下，可以保证空气流道的排水能力，使得液态水能够及时排出空气流道，大大提高了双极板在大电流密度下的工作稳定性。
附图说明
[0024]图1为本申请实施例的双极板的分解结构图；
[0025]图2为本申请实施例的双极板的阴极板的局部放大图；
[0026]图3为本申请实施例的双极板的冷却液流道的结构示意图；
[0027]图4为本申请实施例的双极板在流场区域的放大结构示意图。
[0028]附图标记表示为：
[0029]1、阴极板；2、阳极板；3、空气进口；4、空气出口；5、空气流道；6、弧形段；7、直线段；8、氢气进口；9、氢气出口；10、冷却液进口；11、冷却液出口；12、间隔凸起；13、冷却液流道；14、重叠区域；15、非重叠区域。
具体实施方式
[0030]结合参见图1至图4所示，根据本申请的实施例，双极板包括阴极板1和阳极板2，阴极板1包括空气进口3、空气出口4和空气流道5，空气流道5 的第一端与空气进口3连通，空气流道5的第二端与空气出口4连通，空气出口4全覆盖空气流道5。
[0031]本申请中对空气出口4进行了改造，使得空气出口4能够对所有的空气流道5进行全覆盖，使得所有的空气流道5均能够直接与空气出口4连通，因此无需分流结构，不容易出现流体通道宽度的突变，使得空气流道5从中间区域到空气出口4位置的宽度基本上一致，数量基本一致，避免了空气流道5的数量变化，也避免了空气流道5的收缩，使得反应过程中产生的水能够在空气流道5的出口侧顺利排出，不会发生堵塞现象，减小液态水在空气流道5出口侧的流动阻力，在较大电流密度下，可以保证空气流道5的排水能力，使得液态水能够及时排出空气流道5，大大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双极板，其特征在于，包括阴极板(1)和阳极板(2)，所述阴极板(1)包括空气进口(3)、空气出口(4)和空气流道(5)，所述空气流道(5)的第一端与所述空气进口(3)连通，所述空气流道(5)的第二端与所述空气出口(4)连通，所有的所述空气流道(5)均能够直接与所述空气出口(4)连通，所述空气流道(5)从中间区域到所述空气出口(4)位置的宽度一致，数量一致。2.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，沿着从所述空气进口(3)到所述空气出口(4)的方向，所述空气流道(5)的总宽度恒定。3.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述空气进口(3)位于所述阴极板(1)的长边的第一端，所述空气出口(4)分别位于所述阴极板(1)的长边的第二端，所述空气进口(3)位于所述阴极板(1)的短边的第一端，所述空气出口(4)位于所述阴极板(1)的短边的第二端。4.根据权利要求3所述的双极板，其特征在于，所述空气流道(5)包括弧形段(6)和直线段(7)，所述弧形段(6)设置在所述直线段(7)的两端，所述直线段(7)的第一端通过所述弧形段(6)与所述空气进口(3)连通，所述直线段(7)的第二端通过所述弧形段(6)与所述空气出口(4)连通。5.根据权利要求4所述的双极板，其特征在于，所述空气流道(5)为多条，各所述空气流道(5)的长度和宽度相同。6.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述阴极板(1)还包括氢气进口(8)和氢气出口(9)，所述氢气进口(8)位于所述阴极板(1)的长边的第二端，所述氢气出口(9)分别位于所述阴极板(1)的长边的第一端，所述氢气进口(8)位于所述阴极板(1)的短边的第一端，所述氢气出口(9)位于所述阴极板(1)的短边的第二端。7.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述阴极板(1)还包括冷却液进口(10)和冷却液出口(11)，所述冷却液进口(10)位于所述阴极板(1)的长边的第一端，所述冷却液出口(11)位于所述阴极板(1)的长边的第二端，所述阴极板(1)的背侧设置有冷却液流道(13)，所述冷却液流道(13)的第一端与所述冷却液进口(10)连通，所述冷却液流道(13)的第二端与所述冷却液出口(11)连通。8.根据权利要求7所述的双极板，其特征在于，所述冷却液进口(10)和/或所述冷却液出口(11)全覆盖所述冷却液流道(13)。9...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永，魏宇鸿，杨华，刘智亮，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：新型
国别省市：