一种对称式燃料电池双极板制造技术

本实用新型专利技术提供了一种对称式燃料电池双极板，包括背面相连接的阳极板和阴极板，该阳极板上设有阳极流场，该阴极板上设有阴极流场，且阳极板和阴极板背面耦合构成冷却流场；该阳极板上还设有第一阳极歧口和第二阳极歧口，该第一阳极歧口和第二阳极歧口分别通过阳极流场进气口和阳极流场排气口，连通该阳极流场；该阴极板上还设有第一阴极歧口和第二阴极歧口，该第一阴极歧口和第二阴极歧口分别通过阴极流场进气口和阴极流场排气口，连通该阴极流场；该阳极流场进气口和阴极流场排气口设于同一端，且使氢气流场过渡区与空气流场过渡区形状完全对称或者镜像对称，提高了燃料电池整堆性能降低设计难度，减少开发周期。减少开发周期。减少开发周期。

【技术实现步骤摘要】
一种对称式燃料电池双极板


[0001]本技术属于燃料电池设计制造
，具体的涉及一种流场的对称式燃料电池双极板。

技术介绍

[0002]燃料电池是一种通过氢气和氧气电化学反应而发电的装置，反应产物为水，是应用前景广阔、潜力巨大的清洁能源。燃料电池因通过电极反应直接将化学能转变为电能，所以能量转换效率不受“卡诺循环”限制。
[0003]其中，质子交换膜燃料电池的能量转换效率高达60％～80％，实际使用效率则是普通内燃机的两倍。质子交换膜燃料电池的核心是MEA组件及双极板，MEA是将两张喷涂有Nafion溶液及Pt催化剂碳纤维纸电极置于经预处理的质子交换膜两侧，使催化剂靠近质子交换膜，在一定温度和压力下模压制成，双极板用于为氢气和氧气提供气体分配槽道，隔绝燃料与氧化剂，导电及传导电化学反应热，并为MEA组件提供支撑结构。
[0004]双极板常用石墨材料制作，现有的石墨双极板，存在氢气在进入活化区域时分配不均匀问题，极大的影响燃料电池整堆性能；同时，两侧分配区独立设计，匹配性难以保证，且加大了设计工作。

技术实现思路

[0005]本技术旨在提供一种对称式燃料电池双极板，以解决现有燃料电池双极板双极板分配区设计困难，氢空两侧分配区需独立设计的问题。
[0006]具体方案如下：一种对称式燃料电池双极板，包括背面相连接的阳极板和阴极板，该阳极板上设有阳极流场，该阴极板上设有阴极流场，且阳极板和阴极板背面耦合构成冷却流场，该阳极板上还设有第一阳极歧口和第二阳极歧口，该第一阳极歧口和第二阳极歧口分别连通该阳极流场两端；
[0007]该阴极板上还设有第一阴极歧口和第二阴极歧口，该第一阴极歧口和第二阴极歧口分别连通该阴极流场两端；
[0008]该第一阳极歧口与该阳极流场之间还设有阳极流场进气过渡区；该第二阴极歧口与该阴极流场之间还设有阴极流场排气过渡区；
[0009]该阳极流场进气过渡区与该阴极气流场排气过渡区镜像或者对称设置。
[0010]本技术进一步的技术方案为：定义第一阳极歧口至第二阳极歧口方向为长度方向，垂直长度方向为宽度方向；
[0011]该第二阳极歧口与该阳极流场之间还设有阳极流场排气过渡区；该第一阴极歧口与该阴极流场之间还设有阴极流场进气过渡区；该阳极流场排气过渡区与该阴极气流场进气过渡区镜像或者对称。
[0012]本技术进一步的技术方案为：该第一阳极歧口与第二阴极歧口分别设于一端宽度方向的两侧；同样的，该第二阳极歧口与该第一阴极歧口分别设于另一端宽度方向的
两侧；
[0013]在宽度方向上，该第一阳极歧口和第二阳极歧口异侧设置，该第一阴极歧口和第二阴极歧口异侧设置。
[0014]本技术进一步的技术方案为：该第一阳极歧口和第二阴极歧口设于宽度方向相对两侧；该第二阳极歧口与该第一阴极歧口也设于宽度方向相对两侧。本技术的进一步技术方案为：该第一阳极歧口与第二阴极歧口的底端结构相同，且第一阳极歧口的高度小于第二阴极歧口高度；
[0015]该第二阳极歧口与第一阴极歧口的底端结构相同，且第二阳极歧口的高度小于第一阴极歧口高度；
[0016]该第一阳极歧口和第二阳极歧口的顶端各设有一定位区域，该定位区域上设有PIN针卡槽以及定位孔。
[0017]本技术的进一步技术方案为：该阳极流场为波浪形弯曲气流通道；该阴极流场为平直气流通道。
[0018]本技术的进一步技术方案为：该阴极板以及阳极板均为石墨材质。
[0019]本技术的进一步技术方案为：该冷却流场两端各通过一冷却流场过度区连接有一冷却歧口；其中一该冷却歧口设于第一阳极歧口和第二阴极歧口之间，另一该冷却歧口设于第二阳极歧口和第一阴极歧口之间。
[0020]本技术的进一步技术方案为：该冷却流场过渡区为轴对称或点对称通道。
[0021]有益效果：本技术提供了一种对称式燃料电池双极板，包括背面相连接的阳极板和阴极板，该阳极板上设有阳极流场，该阴极板上设有阴极流场，且阳极板和阴极板背面耦合构成冷却流场；该阳极板上还设有第一阳极歧口和第二阳极歧口，该第一阳极歧口和第二阳极歧口分别通过阳极流场进气口和阳极流场排气口，连通该阳极流场；该阴极板上还设有第一阴极歧口和第二阴极歧口，该第一阴极歧口和第二阴极歧口分别通过阴极流场进气口和阴极流场排气口，连通该阴极流场；该阳极流场进气口和阴极流场排气口设于同一端，且使氢气流场过渡区与空气流场过渡区形状完全对称或者镜像对称，提高了燃料电池整堆性能降低设计难度，减少开发周期。
[0022]本案专利技术人研究发现：
[0023]在燃料电池工作工程中，阳极反应物通过流场流道进气口进入流场活化反应区，再经扩散层到达催化剂层，经催化后变为离子通过质子交换膜，在阴极流场活化反应区与阴极反应物反应，从而形成电流。
[0024]而传统石墨双极板阳极歧口因宽度较小，所以所对氢气流场进气口较短，导致氢气流场过渡区较窄，难以使氢气在进入活化区域时分配均匀；因此，本技术案通过对阳极歧口形状的设计，使得阳极歧口所对氢气流场进气口与阴极歧口所空气流场进气口长度及角度完全一致，从而使氢气流场过渡区加宽，令反应氢气在活化区域内分配的更加均匀，提升了燃料电池整堆的性能。
[0025]同时，在进一步技术方案中，本技术通过对阳极歧口形状的设计，使得阳极歧口所对氢气流场进、排气口与阴极歧口所空气流场进、排气口长度及角度完全一致，且使氢气流场过渡区与空气流场过渡区形状完全对称，在设计阶段只需对其中一侧流场过渡区进行设计仿真，极大降低了设计难度，缩短了设计周期。
[0026]同时，在进一步技术方案中，本技术通过对阳极歧口形状的设计，使得阳极歧口所对氢气流场进、排气口与阴极歧口所空气流场排、进气口长度及角度完全一致，从而使得冷却流场过渡区形状成为轴对称结构，使得其在设计阶段一定程度上减小了设计难度，并使冷却流场均匀性得到提升。
[0027]同时，在进一步技术方案中，本技术通过对阳极歧口形状的设计，因阳极歧口面积较小，而所对氢气流场进、排气口与阴极歧口所空气流场排、进气口长度及角度完全一致，使得在阳极歧口旁形成一处公立区，可在公立区域进行PIN针卡槽、定位孔等特征的设计，而不需要开辟额外的区域进行这些设计，使得整版利用率得到提升，活化区域所占比值增大，在一定程度上增大了燃料电池电堆的功率密度。
附图说明
[0028]图1为本技术阳极板正面立体结构示意图；
[0029]图2为本技术阴极板正面立体结构示意图；
[0030]图3为本技术阴极板背面立体结构示意图；
[0031]图4为本技术双极板阳极侧平面结构示意图；
[0032]图5为本技术双极板阴极侧平面结构示意图。
具体实施方式
[0033]为进一步说明各实施例，本技术提供有附图。这些附图为本技术揭露内容的一部分，其主要用以说明实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种对称式燃料电池双极板，包括背面相连接的阳极板和阴极板，该阳极板上设有阳极流场，该阴极板上设有阴极流场，且阳极板和阴极板背面耦合构成冷却流场，其特征在于：该阳极板上还设有第一阳极歧口和第二阳极歧口，该第一阳极歧口和第二阳极歧口分别连通该阳极流场两端；该阴极板上还设有第一阴极歧口和第二阴极歧口，该第一阴极歧口和第二阴极歧口分别连通该阴极流场两端；该第一阳极歧口与该阳极流场之间还设有阳极流场进气过渡区；该第二阴极歧口与该阴极流场之间还设有阴极流场排气过渡区；该阳极流场进气过渡区与该阴极流场排气过渡区镜像或者对称设置；定义第一阳极歧口至第二阳极歧口方向为长度方向，垂直长度方向为宽度方向；该阳极流场进气过渡区与该阴极流场排气过渡区均为多条宽度方向延伸的过渡槽；每一过渡槽对应导通至对应的阳极流场以及阴极流场区域，以起到均匀导气作用。2.根据权利要求1所述的对称式燃料电池双极板，其特征在于：该第二阳极歧口与该阳极流场之间还设有阳极流场排气过渡区；该第一阴极歧口与该阴极流场之间还设有阴极流场进气过渡区；该阳极流场排气过渡区与该阴极气流场进气过渡区镜像或者对称。3.根据权利要求2所述的对称式燃料电池双极板，其特征在于：该第一阳极歧口与第二阴极歧口分别设于一端宽度方向的两侧；同样的，该第二阳极歧口与该第一阴极歧口分别设于另一端宽度方向的两侧；在宽度方向上，该第一阳极歧口和第二阳极歧口异侧设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱维，任致行，庞森，谢佳平，沈军，
申请(专利权)人：海卓动力青岛能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：