一种燃料电池双极板及燃料电池制造技术

本发明专利技术涉及燃料电池技术领域，具体公开了一种燃料电池双极板及燃料电池，沿燃料电池双极板的厚度方向，阳极分配区的厚度小于阳极活性区的厚度，可以使氢气在阳极分配区内的流阻增大；冷却液分配区的厚度大于冷却液活性区的厚度，使冷却液在冷却液分配区内的流阻减小。该设置可以缩小氢气在阳极分配区流道内的流阻与冷却液在冷却液分配区流道内的流阻之间的差值，解决了燃料电池的活性区一致性较差，进而造成寄生功耗偏高，系统效率偏低的问题。系统效率偏低的问题。系统效率偏低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池双极板及燃料电池


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，尤其涉及一种燃料电池双极板及燃料电池。

技术介绍

[0002]燃料电池是一种能够将化学能转化为电能的电化学反应装置，具有能量转换效率高、零排放、无机械噪声等优点，在军事和民用领域备受青睐。
[0003]在燃料电池中，双极板需要将氢气和空气引导分配至活性区发生电化学反应，同时，双极板中的流场需要引导分配冷却液在电池内外循环，以带走电池化学反应产生的热量，所以，双极板的结构需要考虑到空气、氢气和冷却液流通的一致性；而分配区，作为连接歧管与活性区的桥梁，其结构设计直接关系到双极板设计的成败。为了使流体在双极板的容腔中均匀分布，通常用分配区来保证活性区流场的一致性。目前大部分极板的分配区的流道高度和活性区均保持一致，虽然板内流道的一致性得以保证，但是忽略了空气、氢气和冷却液在流道中流动的流阻不同的影响因素。
[0004]一方面氢气在流道中的流阻较小，导致氢气更容易从分配区流入活性区，其次空气侧进气量较大，容易出现流阻偏大，会造成较大的寄生功耗；另一方面冷却侧流阻也偏大，所以调节空气、氢气和冷却液在分配区的流阻，能更好地保证活性区的一致性，且降低寄生功耗，从而提高燃料电池的系统效率。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于：提供一种燃料电池双极板及燃料电池，以解决相关技术中燃料电池的活性区一致性较差，进而造成寄生功耗偏高，系统效率偏低的问题。
[0006]一方面，本专利技术提供一种燃料电池双极板，包括阳极板和阴极板，所述阳极板和所述阴极板贴合且围设成冷却液流场，所述冷却液流场包括相互连通的冷却液分配区和冷却液活性区；
[0007]所述阳极板远离所述阴极板的一侧与第一膜电极抵紧且围设成阳极流场，所述阳极流场包括相互连通的阳极分配区和阳极活性区；
[0008]沿燃料电池双极板的厚度方向，所述阳极分配区的厚度小于所述阳极活性区的厚度；
[0009]所述冷却液分配区的厚度大于所述冷却液活性区的厚度。
[0010]作为燃料电池双极板的可选技术方案，所述阳极板与所述第一膜电极相对的面凹设有阳极密封凹槽，所述阳极密封凹槽用于与凸设于所述第一膜电极上的第一密封凸起插接密封。
[0011]作为燃料电池双极板的可选技术方案，所述阳极板包括阳极活性区极板和与所述阳极活性区极板连接的阳极分配区极板，所述阳极分配区极板的两侧分别为所述阳极分配区和所述冷却液分配区，所述阳极活性区极板的两侧分别为所述阳极活性区和所述冷却液活性区；
[0012]所述阳极活性区极板与所述阳极分配区极板阶梯设置。
[0013]作为燃料电池双极板的可选技术方案，所述阳极分配区极板的厚度小于或等于所述阳极活性区极板的厚度。
[0014]作为燃料电池双极板的可选技术方案，所述阴极板远离所述阳极板的一侧与第二膜电极抵紧且围设成阴极流场，所述阴极流场包括相互连通的阴极分配区和阴极活性区；
[0015]所述阴极分配区的厚度大于所述阴极活性区的厚度。
[0016]作为燃料电池双极板的可选技术方案，所述阴极板与所述第二膜电极相对的面凹设有阴极密封凹槽，所述阴极密封凹槽用于与凸设于所述第二膜电极上的第二密封凸起插接密封。
[0017]作为燃料电池双极板的可选技术方案，所述第二膜电极包括膜电极边板和膜电极活性区板，所述膜电极边板的厚度小于所述膜电极活性区板的厚度，所述膜电极边板和所述膜电极活性区板以同一对称面对称设置；
[0018]所述阴极板包括阴极活性区极板和与所述阴极活性区极板连接的阴极分配区极板，所述阴极活性区极板上凸设有多个阴极活性区脊，所述阴极分配区极板上凸设有多个阴极分配区脊，多个所述阴极分配区脊和所述膜电极边板抵紧，多个所述阴极活性区脊与所述膜电极活性区板抵紧。
[0019]作为燃料电池双极板的可选技术方案，所述阴极分配区脊的高度和所述膜电极边板厚度的一半之和等于所述阴极活性区脊和所述膜电极活性区板厚度的一半之和。
[0020]作为燃料电池双极板的可选技术方案，所述阴极板和所述阳极板通过粘合或焊接的方式相互贴合。
[0021]另一方面，本专利技术提供一种燃料电池，包括上述任一方案中的燃料电池双极板。
[0022]本专利技术的有益效果为：
[0023]本专利技术提供一种燃料电池双极板，一方面，由于阳极分配区内通入氢气，冷却液分配区内通入冷却液，相同截面积的流道对氢气的流阻小于对冷却液的流阻，所以增大冷却液分配区的厚度，可以增大冷却液分配区内流道的截面积，进而可以减小流道内冷却液的流阻；减小阳极分配区的厚度，可以减小阳极分配区内流道的截面积，进而可以增大流道内氢气的流阻；该设置可以缩小氢气在阳极分配区流道内的流阻与冷却液在冷却液分配区流道内的流阻之间的差值，进而可以提升氢气和冷却液分别在阳极活性区和冷却液活性区的流道内流动的一致性。
[0024]另一方面，由于向阴极分配区内通入的空气量比较大，所以阴极分配区流道对通入的空气的流阻比较大，为减小空气在阴极分配区流道内的流阻，设置阴极分配区的厚度大于阴极活性区的厚度，所以阴极分配区流道的截面积要大于阴极活性区流道的截面积，所以该设置可以减小阴极分配区中流道对空气的流阻。
[0025]综上，阳极分配区的氢气流阻、冷却液分配区的冷却液流阻和阴极分配区的空气流阻值相互接近。进而改善了由于氢气、冷却液和空气在各自分配区内流阻相差较大的问题，使各活性区一致性有效提高，进而减少寄生功耗，系统效率明显提升。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例中燃料电池双极板的截面示意图；
[0027]图2为本专利技术实施例中燃料电池双极板的阳极板结构示意图；
[0028]图3为图2中A处的结构示意图；
[0029]图4为本专利技术实施例中燃料电池双极板的阴极板及第二膜电极的结构示意图；
[0030]图5为本专利技术实施例中图4中B处的结构示意图。
[0031]图中：
[0032]100、第一膜电极；200、第二膜电极；201、膜电极边板；202、膜电极活性区板；
[0033]1、阳极板；11、阳极分配区极板；12、阳极活性区极板；13、阳极密封凹槽；
[0034]2、阴极板；21、阴极分配区极板；211、阴极分配区脊；22、阴极活性区极板；221、阴极活性区脊；23、阴极密封凹槽；
[0035]31、冷却液分配区；32、冷却液活性区；
[0036]41、阳极分配区；42、阳极活性区；
[0037]51、阴极分配区；52、阴极活性区。
具体实施方式
[0038]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，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做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。
[0039]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池双极板，包括阳极板(1)和阴极板(2)，所述阳极板(1)和所述阴极板(2)贴合且围设成冷却液流场，所述冷却液流场包括相互连通的冷却液分配区(31)和冷却液活性区(32)；所述阳极板(1)远离所述阴极板(2)的一侧与第一膜电极(100)抵紧且围设成阳极流场，所述阳极流场包括相互连通的阳极分配区(41)和阳极活性区(42)；其特征在于，沿燃料电池双极板的厚度方向，所述阳极分配区(41)的厚度小于所述阳极活性区(42)的厚度；所述冷却液分配区(31)的厚度大于所述冷却液活性区(32)的厚度。2.根据权利要求1所述的燃料电池双极板，其特征在于，所述阳极板(1)与所述第一膜电极(100)相对的面凹设有阳极密封凹槽(13)，所述阳极密封凹槽(13)用于与凸设于所述第一膜电极(100)上的第一密封凸起插接密封。3.根据权利要求1所述的燃料电池双极板，其特征在于，所述阳极板(1)包括阳极活性区极板(12)和与所述阳极活性区极板(12)连接的阳极分配区极板(11)，所述阳极分配区极板(11)的两侧分别为所述阳极分配区(41)和所述冷却液分配区(31)，所述阳极活性区极板(12)的两侧分别为所述阳极活性区(42)和所述冷却液活性区(32)；所述阳极活性区极板(12)与所述阳极分配区极板(11)阶梯设置。4.根据权利要求3所述的燃料电池双极板，其特征在于，所述阳极分配区极板(11)的厚度小于或等于所述阳极活性区极板(12)的厚度。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的燃料电池双极板，其特征在于，所述阴极板(2)远离所述阳极板(1)的一侧与第二膜电极(200)抵紧且围设成阴极流场，所述阴极流场包括相互...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘冬安，贾古寨，李宜轩，陈明，陈志强，
申请(专利权)人：中汽创智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：