燃料电池双极板、燃料电池、车辆制造技术

本发明专利技术涉及一种燃料电池双极板、燃料电池、车辆，燃料电池双极板包括阳极和阴极，所述阳极上设有减速流道，所述阴极上设有加速流道。阳极上设有减速流道，这样可以减缓阳极反应物的流速，使在有限的流道长度上，更多的阳极反应物经过扩散层，降低减速流道的出口处的阳极反应物与减速流道进口处的阳极反应物比例，提高阳极反应物的利用效率。阴极上设有加速流道，这样可以降低阴极反应物的流速降，提高阴极反应物的排出效率，在阴极反应物排出时将加快流道内的生成物携出，可以提高阴极生成物的排出效率，防止阴极生成物积蓄过多堵塞通路。路。路。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池双极板、燃料电池、车辆


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，具体涉及一种燃料电池双极板、一种燃料电池，还涉及一种安装有燃料电池的车辆。

技术介绍

[0002]电堆是燃料电池的核心部分，包括质子交换膜、催化层、气体扩散层和双极板(又称集流板、隔板)等。其中，双极板直接影响着电堆的重量和体积，其可以起到收集传导电流、分隔反应气体、阻止气体透过、支撑电池以及冷却等作用，直接决定了电堆的输出功率大小和使用寿命。
[0003]双极板内流场的形式和结构对反应物和生成物在电堆内部的流动、分配、扩散等起着关键的作用，直接影响着电堆的运行。燃料电池中，双极板的排水能力和气体扩散能力是衡量双极板性能的重要指标。
[0004]由于双极板在燃料电池中的重要地位，对它的流道设计与加工也提出了较高要求。目前，双极板主要分为石墨双极板、复合材料双极板和金属双极板。金属薄板具有较高的强度以及良好的导电、导热性能，原材料价格便宜且适合大批量生产方式，是燃料电池产业化的主流选择。金属双极板的主流制造工艺为金属冲压(液压)成型工艺。
[0005]现有氢燃料电池双极板流道以平行流道和蛇形流道为主，参见刊载在《中国汽车China Auto》期刊上的《车用燃料电池流道研究进展》(作者吴诗雨)，通过优化输运流道的弯曲角度和改善双极板表面疏水涂层等方式，提高双极板的气体扩散性和生成水的排除，没有真正从流道设计方面提升双极板的功效。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种燃料电池双极板，以从流道改进的路线提高阳极反应物的利用效率和提高阴极生成物的排出效率。
[0007]本专利技术还提供一种安装有燃料电池双极板的燃料电池，以及一种安装有燃料电池的车辆。
[0008]本专利技术的技术方案是：
[0009]一种燃料电池双极板，包括阳极和阴极，所述阳极上设有减速流道，所述阴极上设有加速流道。
[0010]优选的，所述减速流道包括至少一个阳极特斯拉阀，阳极反应物从所述阳极特斯拉阀的反向通过。
[0011]优选的，所述加速流道包括至少一个阴极特斯拉阀，阴极反应物从所述阴极特斯拉阀的正向通过。
[0012]进一步优选的，所述加速流道由连接流道和所述阴极特斯拉阀构成，所述阴极特斯拉阀包括直通支路和弯回支路，所述直通支路斜向下或竖直向下设置，所述弯回支路的出口不高于所述弯回支路的最低点，所述连接流道为重力流道或水平流道。
[0013]优选的，所述加速流道水平设置，或者，所述加速流道为重力流道。
[0014]优选的，所述阳极的邻近所述阴极的侧面为第一平面，所述阴极的邻近所述阳极的侧面为第二平面，所述第一平面与所述第二平面之间形成有基准平面，所述减速流道、所述加速流道以所述基准平面为对称面轴对称设置。
[0015]进一步优选的，所述减速流道包括至少一个阳极特斯拉阀，阳极反应物从所述阳极特斯拉阀的反向通过，所述加速流道包括至少一个阴极特斯拉阀，阴极反应物从所述阴极特斯拉阀的正向通过。
[0016]一种燃料电池，包括前述的燃料电池双极板。
[0017]一种车辆，包括前述的燃料电池。
[0018]专利文献CN114512689A公开了在应用于燃料电池后，与常规流场相比，特斯拉阀流场无论正向或反向进气，由于压降的提升，反应物流速会加快，从而加速了流道中液态水的去除，能有效防止产生“水淹”现象。但专利文献CN114865007A公开了特拉斯阀门的单向流通性是由特拉斯阀门内部回路结构的特殊性决定的，当混合气体正向通过特拉斯阀门的时候，混合气体会在每一个回路口分为两路，之后两路混合气体又会在下一个交汇口汇聚，并实现加速，反之，如果混合气体反向流入特斯拉阀门，混合气体同样会在第一个交汇口分为两路，并在第二个交汇口再次汇聚，不同的是，这一次，两路混合气体的流动方向是相悖的，所以就形成了极大的阻力，因此混合气体再特斯拉阀门只能够正向通过，而很难反向逆流。也就是说，流体反向通过特斯拉阀时是流速加快，还是流速降低方面，专利文献CN114512689A和专利文献CN114865007A公开的内容相矛盾，但结合特斯拉阀结构，专利技术人倾向于认为流体反向通过特斯拉阀时流速降低。
[0019]专利文献CN114512689A公开了一种基于特斯拉阀的可变进气式燃料电池流场控制方法，基于特斯拉阀的可变进气式燃料电池流场由多个多级特斯拉阀单流道并列组成，多个多级特斯拉阀单流道均与反应物进/出口连通，多级特斯拉阀单流道由若干个单级特斯拉阀组成；反应物进/出口一个为反向进气口，一个为正向进气口，使用时，通过控制流场的进气方向，以适应燃料电池的多种工况：当燃料电池功率输出发生改变时，根据功率输出的高低调节流场的进气方向，流场的反向进气适用于燃料电池的高功率输出，流场的正向进气适用于燃料电池的低功率输出。该方案虽然使用特斯拉阀构造燃料电池流场，并通过变换燃料电池流场的反应物流向调节燃料电池功率，但其并未说明燃料电池流场中通入的是阳极反应物，还是阴极反应物。基于其对特斯拉阀的特性的记载“与常规流场相比，特斯拉阀流场无论正向或反向进气，由于压降的提升，反应物流速会加快”：假设在其燃料电池流场中通入的是氢气，则无论是正向通过特斯拉阀，还是反向通过特斯拉阀，其申请人想表达的意思均是基于特斯拉阀的可变进气式燃料电池流场均为加速流道；假设在其燃料电池流场中通入的是氧气，则无论是正向通过特斯拉阀，还是反向通过特斯拉阀，其申请人想表达的意思均是基于特斯拉阀的可变进气式燃料电池流场均为加速流道，此假设与其记载的“不同的进气方式适用于不同的
‘
水淹
’
程度，反向进气相较于正向进气可更好地降低
‘
水淹
’
的发生”相协调。
[0020]专利文献CN114865007A公开了一种燃料电池气体循环系统，包括：电堆、氢气供应装置和循环控制装置，循环控制装置包括第一控制支路和第二控制支路，第一控制支路包括引射器，第二控制支路包括循环泵和第一特斯拉阀门，引射器包括驱动端、第一吸气端和
第一排气端，驱动端与氢气供应装置的供气口连接，第一排气端与阴极连接，循环泵包括第二吸气端和第二排气端，第一特斯拉阀门包括第三吸气端和第三排气端，第一控制支路与第二控制支路串联或者并联，在第一控制支路与第二控制支路串联的结构中，第二吸气端与阳极连接，第二排气端与第一吸气端连接，第三吸气端与第二吸气端连接，第三排气端与第二排气端连接，在第一控制支路与第二控制支路并联的结构中，第二吸气端和第一吸气端均与阳极连接，第二排气端与第三吸气端连接，第三排气端与阴极连接。其利用了第一特斯拉阀门的单向流通性解决了现有技术中燃料电池气体循环结构中氢气循环效果不佳的问题，但其第一特斯拉阀门设置在电堆外，而且是氢气从第一特斯拉阀门的正向通过，且氢气不能从第一特斯拉阀的反向通过。
[0021]本专利技术的有益效果是：
[0022]1.本专利技术的燃料电池双极板中，阳极上设有减速流道，这样可以减缓阳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池双极板，包括阳极和阴极，其特征在于，所述阳极上设有减速流道，所述阴极上设有加速流道。2.如权利要求1所述的燃料电池双极板，其特征在于，所述减速流道包括至少一个阳极特斯拉阀，阳极反应物从所述阳极特斯拉阀的反向通过。3.如权利要求1所述的燃料电池双极板，其特征在于，所述加速流道包括至少一个阴极特斯拉阀，阴极反应物从所述阴极特斯拉阀的正向通过，所述加速流道水平设置，或者，所述加速流道为重力流道。4.如权利要求3所述的燃料电池双极板，其特征在于，所述加速流道由连接流道和所述阴极特斯拉阀构成，所述阴极特斯拉阀包括直通支路和弯回支路，所述直通支路斜向下或竖直向下设置，所述弯回支路的出口不高于所述弯回支路的最低点，所述连接流道为重力流道或水平流道。5.如权利要求1所述的燃料电池双...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵东阳，高建杰，王月，董金波，
申请(专利权)人：洛阳科品实业有限公司，
类型：发明
国别省市：