一种风冷电堆双极板制造技术

本发明专利技术提供一种风冷电堆双极板，包括氢侧极板和空侧极板，所述氢侧极板具有内表面和外表面，所述空侧极板贴附在所述氢侧极板的内表面上，所述空侧极板在剖面A上的形状为方波函数形，所述剖面A与所述氢侧极板的内表面垂直，在所述剖面A上建立xy平面直角坐标系，所述空侧极板在剖面A上的形状符合y＝f(x)函数关系，

【技术实现步骤摘要】
一种风冷电堆双极板
本专利技术涉及电池领域，具体涉及一种风冷电堆双极板。
技术介绍
质子交换膜燃料电池，是目前世界上最成熟的一种利用电解水逆反应原理，使用可再生能源氢气作为还原剂、空气中氧气作为氧化剂将化学能转化为电能的发电装置。其不同于普通电池将化学反应物封存于电池内部，待反应物耗尽无法持续输出电能。燃料电池只需持续提供燃料气体及氧化剂即可持续输出电能，故利用燃料电池作为动力的机车，具有加注时间短，续航里程高等明显优势。其发电电堆具有体积小、能量密度高、零排放、净化空气等优势，反应生成富氢水具有抗氧化，利于机体恢复等效果。燃料电池电堆是由多片单体电池串联叠加构成，将双极板与膜电极交替叠合密封，并由前、后端板及补偿装置压紧固定，构成质子交换膜燃料电池电堆。电堆的核心是双极板与MEA，双极板常用石墨材质制作。相比金属双极板，石墨双极板具有较高导电性、耐蚀性，质量轻、寿命长且与电极相容性好等特点。但是目前的双极板在电池运行过程中产生热量较多，通过风冷散热消耗风机能量较大，浪费能源。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种风冷电堆双极板。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种风冷电堆双极板，所述风冷电堆双极板包括氢侧极板和空侧极板，所述氢侧极板具有内表面和外表面，所述空侧极板贴附在所述氢侧极板的内表面上，所述空侧极板在剖面A上的形状为方波函数形，所述剖面A与所述氢侧极板的内表面垂直，在所述剖面A上建立xy平面直角坐标系，所述空侧极板在剖面A上的形状符合y＝f(x)函数关系，其中，n为整数，a为大于0的实数，b为大于0的整数，1≤a/b≤5，所述氢侧极板的内表面在剖面A上的形状符合y＝g(x)函数关系，g(x)＝b或者g(x)＝-b。上述的冷电堆双极板将空侧极板设置为方波函数形，并且将空侧极板贴附在氢侧极板的内表面上，使得氢侧极板产生的热量通过空侧极板传到进行散热，由于限定空侧极板符合上述方波函数，且限定氢侧极板的内表面所在的位置，就限定了空侧极板和氢侧极板之间形成通风孔道，既可以同通风孔道的内表面散热，又可以通过空侧极板的外表面散热，提高了散热效率，降低了风冷的风机功耗。而且专利技术人通过研究发现，1≤a/b≤5时，具有更高的散热效率和更低的风机功耗。优选地，所述氢侧极板的内表面与所述空侧极板形成若干通风孔道，所述通风孔道的出口截面的高度为2b，所述通风孔道的出口截面的宽度为a。优选地，1.5≤a/b≤3。专利技术人通过研究发现，1.5≤a/b≤3时，具有更高的散热效率和更低的风机功耗。优选地，1.8≤a/b≤2.2。专利技术人通过研究发现，1.8≤a/b≤2.2时，具有更高的散热效率和更低的风机功耗。优选地，a/b＝2.0。专利技术人通过研究发现，a/b＝2.0时，具有更高的散热效率和更低的风机功耗。优选地，cm≤a≤cm。优选地，所述氢侧极板两端延伸设置有手持部。优选地，所述空侧极板的材料包括石墨和树脂。优选地，所述空侧极板由石墨和树脂混合后模压成型。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供了一种风冷电堆双极板，本专利技术的风冷电堆双极板将空侧极板设置为方波函数形，并且将空侧极板贴附在氢侧极板的内表面上，使得氢侧极板产生的热量通过空侧极板传到进行散热，由于限定空侧极板符合上述方波函数，且限定氢侧极板的内表面所在的位置，就限定了空侧极板和氢侧极板之间形成通风孔道，既可以同通风孔道的内表面散热，又可以通过空侧极板的外表面散热，提高的散热效率，降低了风冷的风机功耗。而且专利技术人通过研究发现，1≤a/b≤5时，具有更高的散热效率和更低的风机功耗，有利于提高电池的比功率密度。附图说明图1为本专利技术实施例的风冷电堆双极板的氢侧极板在剖面A(即纸面所在平面)上的剖面图。图2为本专利技术实施例的风冷电堆双极板的空侧极板在剖面A(即纸面所在平面)上的剖面图。图3为本专利技术实施例的风冷电堆双极板在剖面A(即纸面所在平面)上的剖面图。图4为本专利技术实施例的风冷电堆双极板的结构示意图。图5为本专利技术实施例的风冷电堆双极板的局部结构示意图。其中，1、氢侧极板，11、外表面，12、内表面，13、手持部，2、空侧极板，3、通风孔道。具体实施方式为更好的说明本专利技术的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1作为本专利技术实施例的一种风冷电堆双极板，如图1、如2、图3和图4所示，所述风冷电堆双极板包括氢侧极板1和空侧极板2，所述氢侧极板1具有内表面12和外表面11，所述空侧极板2贴附在所述氢侧极板1的内表面12上，所述空侧极板2在剖面A上的形状为方波函数形，所述剖面A与所述氢侧极板1的内表面12垂直，在所述剖面A上建立xy平面直角坐标系，所述空侧极板2在剖面A上的形状符合y＝f(x)函数关系，其中，n为整数，a为大于0的实数，b为大于0的整数，a/b＝1.0，a＝1.7mm，所述氢侧极板1的内表面12在剖面A上的形状符合y＝g(x)函数关系，g(x)＝b或者g(x)＝-b；所述氢侧极板1的内表面12与所述空侧极板1形成若干通风孔道3，所述通风孔道3的出口截面的高度为2b，所述通风孔道3的出口截面的宽度为a，氢侧极板1两端延伸设置有手持部13，空侧极板2由石墨和树脂混合后模压成型。实施例2作为本专利技术实施例的一种风冷电堆双极板，本实施例与实施例1的唯一区别为：a/b＝2.0。实施例3作为本专利技术实施例的一种风冷电堆双极板，本实施例与实施例1的唯一区别为：a/b＝3.0。实施例4作为本专利技术实施例的一种风冷电堆双极板，本实施例与实施例1的唯一区别为：a/b＝1.5。实施例5作为本专利技术实施例的一种风冷电堆双极板，本实施例与实施例1的唯一区别为：a/b＝2.5。对比例1作为本专利技术对比例1的一种风冷电堆双极板，本对比例与实施例1的唯一区别为：用平板形空侧极板，替换实施例1的空侧极板，本对比例的空侧极板的厚度为b。性能实验将实施例1的风冷电堆双极板与膜电极交替叠合密封，并由前、后端板及补偿装置压紧固定，构成质子交换膜燃料电池电堆，质子交换膜燃料电池电堆包括10片实施例1的风冷电堆双极板。风冷电堆双极板的规格为68.8mm×340mm。其余实施例和对比例同实施例1。将实施例1-实施例5、对比例1的风冷电堆双极板组装的质子交换膜燃料电池电堆，连接GH-100kw燃料电池评价台，在1050m3/h气量的风机下运行两小时，检测双极板的温度。结果如表1所示。表1风冷电堆双极板的散热效果。样品温度实施例137.8℃实施例236.9℃实施例337.6℃实施例437.0℃实施例5<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风冷电堆双极板，其特征在于，所述风冷电堆双极板包括氢侧极板和空侧极板，所述氢侧极板具有内表面和外表面，所述空侧极板贴附在所述氢侧极板的内表面上，所述空侧极板在剖面A上的形状为方波函数形，所述剖面A与所述氢侧极板的内表面垂直，在所述剖面A上建立xy平面直角坐标系，所述空侧极板在剖面A上的形状符合y＝f(x)函数关系，

【技术特征摘要】
1.一种风冷电堆双极板，其特征在于，所述风冷电堆双极板包括氢侧极板和空侧极板，所述氢侧极板具有内表面和外表面，所述空侧极板贴附在所述氢侧极板的内表面上，所述空侧极板在剖面A上的形状为方波函数形，所述剖面A与所述氢侧极板的内表面垂直，在所述剖面A上建立xy平面直角坐标系，所述空侧极板在剖面A上的形状符合y＝f(x)函数关系，其中，n为整数，a为大于0的实数，b为大于0的整数，1≤a/b≤5，所述氢侧极板的内表面在剖面A上的形状符合y＝g(x)函数关系，g(x)＝b或者g(x)＝-b。


2.根据权利要求1所述风冷电堆双极板，其特征在于，所述氢侧极板的内表面与所述空侧极板形成若干通风孔道，所述通风孔道的出口截面的高度为2b，所述通风孔道的出口截面的宽度为a。

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【专利技术属性】
技术研发人员：王铎霖，燕希强，辛猛，王继明，崔士涛，孙驻江，贾佳，瞿丽娟，陈晓敏，
申请(专利权)人：广东国鸿氢能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44