燃料电池极板以及燃料电池制造技术

本发明专利技术公开了一种燃料电池极板以及燃料电池，该燃料电池极板包括极板主体，所述极板主体上设有多个反应流道和多个冷却流道，所述反应流道的进出口窄，流道宽，所述冷却流道的进出口宽，流道窄。采用上述结构的反应流道相比直形的反应流道具有更大的长度，由此也就拥有了更大的反应面积。气流在流过该反应流道时能够具有更高的反应速率，进而提高了燃料电池的功率。采用上述结构的冷却流道可使通过的气流被压缩，流速增大，更高流速的冷却气流可带来更好的冷却效果，进而提高了燃料电池的冷却效果。因此，本发明专利技术的燃料电池极板具有反应功率高，冷却效果好的优点，同时还具有结构简单，制造方便，成本低廉的优点。成本低廉的优点。成本低廉的优点。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池极板以及燃料电池


[0001]本专利技术涉及燃料电池领域，尤其涉及一种燃料电池极板以及燃料电池。

技术介绍

[0002]目前，广泛应用于质子交换膜燃料电池中的关键材料之一是基于全氟磺酸膜的质子交换膜。该膜材料需在水存在的条件下发挥质子传导的特性，其最佳的工作温度是70
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90℃，从而对质子交换膜燃料电池需要进行热管理。电池运行过程中产生大量热，当系统温度过高时造成发电效率降低，减少使用寿命，因此需要控制整个系统的温度。
[0003]对于风冷型燃料电池电堆一般通过设计阴极侧双极板流道来散热。由于阴极敞开式的风冷型电堆阴极侧进入的空气直接与外界相通，无任何加压形式，所以其实际发电功率与阴极侧GDL同空气的接触面积成正比率关系，所以阴极侧双极板设计需考虑到接触面积大小。此外需要考虑双极板的材质，这直接影响到整个电堆的质量以及性能。
[0004]中国专利技术专利CN213483783 U采用常规的矩形通道，通过控制通道高和宽的尺度比进行调节反应的风量和冷却的风量，从而得到理想的功率。但这种结构无法同时兼顾反应风量与冷却风量，难以调整为最佳工作状态。
[0005]中国专利技术专利CN 208507830通过在燃料电池电堆的顶部进口处加入弧形引风机以增加风量，从而控制电堆的温度，虽然此设计在一定程度上可以控制温度提高电堆性能，但有悖于风冷堆的设计需求，过多的加入外部设计导致电堆体积增大，不便于使用。
[0006]中国专利技术专利CN112968191 A在专利CN213483783 U将阴极反应气体通道末端加上开口的挡板，从而减小反应流道空气的流通速率，增大冷却通道空气流通速率，以控制整个电堆的温度。但是这方式减少了反应速率，导致整体功率降低。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中整体功率低，体积大的缺陷，提供一种燃料电池极板以及燃料电池。
[0008]本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
[0009]一种燃料电池极板，包括极板主体，所述极板主体上设有多个反应流道和多个冷却流道，所述反应流道的进出口窄，流道宽，所述冷却流道的进出口宽，流道窄。
[0010]上述结构的反应流道相比直形的反应流道具有更大的侧壁长度，由此也就拥有了更大的反应面积。气流在流过该反应流道时能够具有更高的反应速率，进而提高了燃料电池的功率。
[0011]当气流流过上述结构的冷却流道时，气流被压缩，流速增大，更高流速的冷却气流可带来更好的冷却效果，进而提高了燃料电池的冷却效果。
[0012]因此，本专利技术的燃料电池极板具有反应功率高，冷却效果好的优点，同时还具有结构简单，制造方便，成本低廉的优点。
[0013]优选的，所述极板主体垂直于所述反应流道和冷却流道的截面呈波状，所述反应
流道和冷却流道分别位于所述极板主体不同表面的凹陷处，所述截面优选为方波状。
[0014]将冷却流道和反应流道分置于极板主体的正反两侧能够方便进行气路和流路布局，可使燃料电池的整体布局更为简洁紧凑，同时采用该结构使得该燃料电池极板能够通过冲压的方式一次性成型，方便进行加工生产。而采用方波状的极板主体能够进一步增加反应流道和冷却流道的反应面积，提高反应流道的反应功率以及冷却流道的冷却效率。
[0015]优选的，所述反应流道进口端和出口端的宽度为0.4
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0.6mm，流道最宽处的宽度为1.9
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2.1mm。
[0016]优选的，所述冷却流道进口端和出口端的宽度为1.9
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2.1mm，流道最窄处的宽度为0.4
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0.6mm。
[0017]由此可使反应流道和冷却流道能够相互嵌合，结构更为紧凑。
[0018]优选的，所述反应流道进口端和出口端的宽度为0.4
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0.6mm，流道最宽处的宽度为2.3
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2.7.mm。
[0019]优选的，所述冷却流道进口端和出口端的宽度为2.3
‑
2.7mm，流道最窄处的宽度为0.4
‑
0.6mm。
[0020]同样的，该反应流道和冷却流道能够相互嵌合，结构更为紧凑。
[0021]优选的，所述极板主体沿所述冷却流道和反应流道延伸方向的长度为1
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2cm，沿垂直于所述冷却流道和反应流道延伸方向的长度为2
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3cm，厚度为0.07
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0.13mm。
[0022]优选的，所述极板主体的材质为钛合金或不锈钢。
[0023]优选的，所述极板主体的表面具有镀金层。
[0024]本专利技术还提供了一种燃料电池，其特征在于：包括如上文所述的燃料电池极板。
[0025]本专利技术的积极进步效果在于：可使燃料电池的极板兼顾冷却效率和反应速率，同时具备结构简单，体积紧凑的优点。
附图说明
[0026]图1为该燃料电池极板的立体图；
[0027]图2为该燃料电池极板的俯视图；
[0028]图3为该燃料电池极板的侧视图；
[0029]附图标记说明：
[0030]极板主体 100
[0031]反应流道 200
[0032]冷却流道 300
具体实施方式
[0033]下面通过实施例的方式进一步说明本专利技术，但并不因此将本专利技术限制在的实施例范围之中。
[0034]实施例1
[0035]如图1、图2和图3所示，一种燃料电池极板，包括极板主体100，该极板主体100为金属板或金属薄片，该极板主体100上设有多个反应流道200和多个冷却流道300，该反应流道200和冷却流道300的延伸方向相互平行，该反应流道200呈进出口窄、流道宽的形状，该冷
却流道300呈进出口宽，流道窄的形状。
[0036]具体在本实施例中，该反应流道200的宽度自进口朝流道的中间位置逐渐变宽，随后自流道的中间位置自出口逐渐变窄。由此使反应流道200的两侧侧壁呈现为外凸弧形。
[0037]本专利技术的反应流道200采用以上结构，相比传统的直形反应流道而言，具有更长的侧壁长度，这也意味着气流流过本专利技术的反应流道200时能够与更大面积的极板进行接触，反应更为充分，反应速率更高，进而提高了燃料电池的效率。
[0038]具体在本实施例中，该冷却流道300的宽度自进口朝流道的中间位置逐渐变窄，随后自流道的中间位置自出口逐渐变宽，由此使反应流道200的两侧侧壁呈现为内凹弧形。
[0039]通过采用以上的结构，空气在流经冷却流道300时被压缩，进而使流速增大，更快的带走燃料电池反应产生的热量，降低燃料电池的温度。此外，该冷却流道300所具有的内凹弧形侧壁相比常规流道的直形侧壁而言，长度更长，接触面积更大，更大的接触面积意味着冷却气流能够更充分的进行换热，进一步提高冷却效率。
[0040]因此，本专利技术的燃料电池极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池极板，包括极板主体，所述极板主体上设有多个反应流道和多个冷却流道，其特征在于：所述反应流道的进出口窄，流道宽，所述冷却流道的进出口宽，流道窄。2.如权利要求1所述的燃料电池极板，其特征在于：所述极板主体垂直于所述反应流道和冷却流道的截面呈波状，所述反应流道和冷却流道分别位于所述极板主体不同表面的凹陷处，所述截面优选为方波状。3.如权利要求1所述的燃料电池极板，其特征在于：所述反应流道进口端和出口端的宽度为0.4
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0.6mm，流道最宽处的宽度为1.9
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2.1mm。4.如权利要求1所述的燃料电池极板，其特征在于：所述反应流道进口端和出口端的宽度为0.4
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0.6mm，流道最宽处的宽度为2.3
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2.7.mm。5.如权利要求1所述的燃料电池极板，其特征在于：所述冷却流道进口端和出口端的宽度为1.9
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【专利技术属性】
技术研发人员：曹志华，杨建波，杨敏，
申请(专利权)人：上海电气集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：