一种氢燃料电池用双极板制造技术

一种氢燃料电池用双极板，涉及氢燃料电池设计制造技术领域。上述氢燃料电池用双极板包括多孔石墨板间隙内填充有氟素填缝材料的阳极板和阴极板，阳极板的背面和阴极板的背面耦合形成冷却流场；阳极板和阴极板背面耦合时，第一阳极歧口和第二阳极歧口形成第一连线，第一阴极歧口和第二阴极歧口形成第二连线，第一连线和第二连线交叉设置；阳极流场的凹槽和冷却流场的凹槽偏位设置；阴极流场的凹槽和冷却流场的凹槽偏位设置。上述氢燃料电池用双极板通过在多孔石墨板间隙内填充氟素填缝材料，减少石墨板对水分的吸收，降低膨胀率，防止在受限空间内因膨胀压强过大而造成石墨板破碎，极大程度上提高初始工作效率及避免损坏质子膜。大程度上提高初始工作效率及避免损坏质子膜。大程度上提高初始工作效率及避免损坏质子膜。

【技术实现步骤摘要】
一种氢燃料电池用双极板


[0001]本专利技术涉及氢燃料电池设计制造
，具体而言，涉及一种氢燃料电池用双极板。

技术介绍

[0002]氢燃料电池是利用氢氧经催化剂化学反应，产生电与水的一种环保且输出功率可控的电池。其基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和催化剂发生反应后，放出负电子通过外部的负载到达阴极。作为新型动力源，氢燃料电池具有一般燃料电池所具有的高效率、无污染、无噪声、可连续工作等特点，并且具有功率密度高、工作温度低、启动快、使用寿命长等优点，因此，在固定电站、电动汽车、军事、可移动电源等方面都具有广阔的应用前景。
[0003]双极板材料是燃料电池的核心部件，其性能直接影响电堆的工作效率、寿命和成本。双极板占据了氢燃料电池成本的20％～35％，其不仅作为连接电池组导电作用，而且要分隔反应气体与冷却水，设计的流道使冷却水能带走电池工作中产生的热量，更需要流道气体有利于膜电极的气体扩散能力。双极板的材料种类多样，其中，石墨板具有优良的导电性和抗腐蚀性。但是在工作过程中，石墨板容易吸收气体中含有的水分造成膨胀率高的结果，大大影响了双极板的初始工作效率，同时增大了破坏质子膜的概率。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种氢燃料电池用双极板，其通过在多孔石墨板间隙内填充氟素填缝材料，减少石墨板对水分的吸收，降低膨胀率，防止在受限空间内因膨胀压强过大而造成石墨板破碎，极大程度上提高初始工作效率及避免损坏质子膜。
[0005]本专利技术的实施例是这样实现的：
[0006]一种氢燃料电池用双极板，其包括多孔石墨板间隙内填充有氟素填缝材料的阳极板和阴极板，阳极板的正面上设有阳极流场，阴极板的正面上设有阴极流场，且阳极板的背面和阴极板的背面耦合形成冷却流场；
[0007]阳极板的两端分别在宽度方向上依次设置有3个阳极板歧口，阳极板歧口和阳极流场之间设置有阳极流场扩散区，阳极板歧口包括对角线设置的第一阳极歧口和第二阳极歧口，第一阳极歧口和第二阳极歧口分别通过氢气进气口和氢气出气口连通至阳极流场扩散区；第二阳极歧口低于阳极流场，阳极流场的凹槽与冷却流场的凹槽偏位设置；
[0008]阴极板的两端分别在宽度方向上依次设置有3个阴极板歧口，阴极板歧口和阴极流场之间设置有阴极流场扩散区，阴极板歧口包括对角线设置的第一阴极歧口和第二阴极歧口，第一阴极歧口和第二阴极歧口分别通过氧气进气口和氧气出气口连通至阴极流场扩散区；第二阴极歧口低于阴极流场，阴极流场的凹槽与冷却流场的凹槽偏位设置；
[0009]阳极板和阴极板背面耦合时，第一阳极歧口和第二阳极歧口形成第一连线，第一阴极歧口和第二阴极歧口形成第二连线，第一连线和第二连线交叉设置；阳极板歧口与阴
极板歧口镜像设置。
[0010]在本专利技术较佳的实施例中，上述设置在中间的两个阴极板歧口和两个阳极板歧口分别一一对应且耦合为冷凝水进口和冷凝水出口。
[0011]在本专利技术较佳的实施例中，上述冷凝水出口低于冷却流场的流道。
[0012]在本专利技术较佳的实施例中，上述阳极流场扩散区和阴极流场扩散区包括阵列分布的导流凸起。
[0013]在本专利技术较佳的实施例中，上述阴极板歧口和阳极板歧口通过冷却流场扩散区连通至冷却流场，冷却流场扩散区包括靠近冷却流场且阵列分布的导流凸起和远离冷却流场且在长度方向上延伸的导流槽。
[0014]在本专利技术较佳的实施例中，上述阳极板的正面和阴极板的正面具有防震动区，防震动区比基准平面高出碳纸压缩厚度。
[0015]在本专利技术较佳的实施例中，上述碳纸压缩厚度为0.1mm
‑
0.17mm。
[0016]在本专利技术较佳的实施例中，上述氟素填缝材料的耐受温度范围为零下35℃
‑
260℃。
[0017]本专利技术实施例的有益效果是：
[0018](1)阳极板和阴极板的多孔石墨板间隙内填充有氟素填缝材料，使得本专利技术的氢燃料电池用双极极具有疏水性、不易吸收水份，进而降低澎胀率，保证精度。因初阶工作中，气体所含水份不易被双极板吸收，防止在受限空间内因膨胀压强过大而造成石墨板破碎，极大程度上提高了整个电池的初始工作效率，并防止电池在初阶工作中因干渴而损坏质子膜。
[0019](2)上述阴极流场的凹槽与冷却流场的凹槽偏位设置。阳极流场的凹槽与冷却流场的凹槽偏位设置。可以使整个电极板的厚度做到最薄，并且在保证强度的情况下，不会渗漏。
[0020](3)冷凝水出口低于流道，使水流不需要气体压力也能靠自身重力流入汇流出口排出堆内，避免因水位太高造成堆内流道因排水不及时而堵塞。
[0021](4)阳极板和阴极板耦合形成立体形结构双极板，有利于膜电极与双极板装配后形成零间隙而形成一体，避免组堆时存在间隙，压堆受力不平衡，造成局部破损，也因多个双极板装堆后整个电池堆无间隙，增强防震性能，膜电极贴合无间隙也能确保因进气气流与电堆震动产生的高低频气流，因而膜电极不破损或开裂。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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获得其他相关的附图。
[0023]图1为本专利技术实施例阳极板正面的结构示意图；
[0024]图2为图1中A处的放大示意图；
[0025]图3为本专利技术实施例阳极板背面的结构示意图；
[0026]图4为图3中B处的放大示意图；
[0027]图5为本专利技术实施例阴极板正面的结构示意图；
[0028]图6为本专利技术实施例阴极板背面的结构示意图；
[0029]图7为图6中C处的放大示意图；
[0030]图8为本专利技术实施例阴极板和阳极板耦合时的结构示意图；
[0031]图9为本专利技术实施例阳极板正面的另一结构示意图；
[0032]图10为本专利技术实施例阴极板正面的另一结构示意图。
[0033]图标：110
‑
阳极板；120
‑
阴极板；111
‑
阳极流场；121
‑
阴极流场；130
‑
冷却流场；112
‑
阳极流场扩散区；113
‑
第一阳极歧口；114
‑
第二阳极歧口；1131
‑
氢气进气口；1141
‑
氢气出气口；122
‑
阴极流场扩散区；123
‑
第一阴极歧口；124
‑
第二阴极歧口；1231
‑
氧气进气口；1241
‑
氧气出气口；115
‑
第一连线；125
‑
第二连线；131
‑
冷凝水进口；132...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氢燃料电池用双极板，其特征在于，其包括多孔石墨板间隙内填充有氟素填缝材料的阳极板和阴极板，所述阳极板的正面上设有阳极流场，所述阴极板的正面上设有阴极流场，且所述阳极板的背面和所述阴极板的背面耦合形成冷却流场；所述阳极板的两端分别在宽度方向上依次设置有3个阳极板歧口，所述阳极板歧口和所述阳极流场之间设置有阳极流场扩散区，所述阳极板歧口包括对角线设置的第一阳极歧口和第二阳极歧口，所述第一阳极歧口和所述第二阳极歧口分别通过氢气进气口和氢气出气口连通至所述阳极流场扩散区，所述阳极流场的凹槽与所述冷却流场的凹槽偏位设置；所述阴极板的两端分别在宽度方向上依次设置有3个阴极板歧口，所述阴极板歧口和所述阴极流场之间设置有阴极流场扩散区，所述阴极板歧口包括对角线设置的第一阴极歧口和第二阴极歧口，所述第一阴极歧口和所述第二阴极歧口分别通过氧气进气口和氧气出气口连通至所述阴极流场扩散区；所述第二阴极歧口低于所述阴极流场，所述阴极流场的凹槽与所述冷却流场的凹槽偏位设置；所述阳极板和所述阴极板背面耦合时，所述第一阳极歧口和所述第二阳极歧口形成第一连线，所述第一阴极歧口和所述第二阴极歧口形成第二连线，所述第一连线和所述第二连线交叉设置；所述阳极板歧口与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶士海，何海平，刘映红，邹海平，
申请(专利权)人：瑞达氢能源赣州有限公司，
类型：发明
国别省市：