一种燃料电池双极板及燃料电池电堆制造技术

本实用新型专利技术实施例提供了一种燃料电池双极板及燃料电池电堆，燃料电池双极板包括阳极板面和阴极板面，阳极板面设置于燃料电池双极板的其中一面，阳极板面设置有氢气进气口、氢气出气口以及位于氢气进气口、氢气出气口之间的阳极反应区，阳极反应区形成有沿第一方向延伸设置的氢气流道，氢气流道的两端分别与氢气进气口、氢气出气口相连通；阴极板面设置于燃料电池双极板的另一面，阴极板面设置有阴极反应区，阴极反应区形成有多条并行排列且沿第二方向延伸至阴极板面的两侧的空气流道，空气流道包括首尾相连的直流道和波浪流道。本实用新型专利技术中的燃料电池双极板有利于提升空气的利用率及空气在膜电极中的浓度，进一步提升燃料电池电堆的性能。池电堆的性能。池电堆的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池双极板及燃料电池电堆


[0001]本技术涉及燃料电池
，具体而言，涉及一种燃料电池双极板及燃料电池电堆。

技术介绍

[0002]目前，世界上许多国家和地区已经广泛开展了氢能研究及应用推广。其中，质子交换膜燃料电池(PEMFC)是在一个步骤中直接通过燃料(氢气)和氧化剂(主要为氧气)产生电力的电化学装置，具有工作温度低、能量转换效率高、清洁无污染等优点，可用于移动电源、便携电源、航空动力电源、车用动力电源、固定式电站等，能够满足多领域的用电需求，是最接近于实际应用的燃料电池之一。
[0003]氢燃料电池工作时，除了对外输出电能之外，同时会伴产约40
–
50％的热量，在燃料电池冷却方式中主要有液冷(包括水冷)和风冷两种方式，风冷型氢燃料电池是以氢气为燃料，少量空气中氧作为参与电化学反应的氧化剂，过量的空气用于冷却电堆，使其保持在一定的温度下工作，其中，风冷型小功率燃料电池因能量转换效率高、环境友好、结构简单、控制简易等优点，在备用电池、无人机、便携式电源等领域具有广阔的应用前景。但是，现有技术中的风冷型燃料电池存在输出性能相对较低，阴极侧的空气利用率以及空气压力低，阴极侧湿度低等问题，因此，亟需优化风冷型燃料电池。

技术实现思路

[0004]本说明书提供一种燃料电池双极板及燃料电池电堆，用以克服现有技术中存在的至少一个技术问题。
[0005]第一方面，根据本说明书实施例，提供了一种燃料电池双极板，包括：
[0006]阳极板面，所述阳极板面设置于所述燃料电池双极板的其中一面，所述阳极板面设置有氢气进气口、氢气出气口以及位于所述氢气进气口、氢气出气口之间的阳极反应区，所述阳极反应区形成有沿第一方向延伸设置的氢气流道，所述氢气流道的两端分别与所述氢气进气口、氢气出气口相连通；
[0007]阴极板面，所述阴极板面设置于所述燃料电池双极板的另一面，所述阴极板面设置有阴极反应区，所述阴极反应区形成有多条并行排列且沿第二方向延伸至所述阴极板面的两侧的空气流道，所述空气流道包括首尾相连的直流道和波浪流道；
[0008]其中，所述第一方向与所述第二方向相互垂直。
[0009]可选地，所述氢气进气口与所述阳极反应区之间以及所述氢气出气口与所述阳极反应区之间均设置有氢气分配区，所述氢气分配区包括多个阵列组合的圆柱凸起。
[0010]进一步可选地，所述阳极板面的边缘设置有阳极密封槽，所述阳极密封槽围设于所述氢气进气口、氢气出气口、阳极反应区和所述氢气分配区的外侧，所述阳极密封槽内嵌设有与所述阳极密封槽相匹配的阳极密封圈。
[0011]进一步可选地，所述氢气流道的槽深为0.3
–
0.5mm，槽宽为0.6
–
1mm，脊宽为0.5
–
0.8mm。
[0012]可选地，所述阴极板面在所述第一方向的两端均设置有一个阴极密封槽，所述阴极密封槽包括相互连通的第一密封槽部分和第二密封槽部分，所述第一密封槽部分为沿所述第二方向延伸且位于所述阴极板面边缘的直线槽，所述第二密封槽部分为围设于所述所述氢气进气口或所述氢气出气口的外侧的矩形槽，所述阴极密封槽内嵌设有与所述阴极密封槽相匹配的阴极密封圈。
[0013]进一步可选地，所述阴极密封槽在所述第二方向上的长度与所述阳极反应区在所述第二方向上的长度相同。
[0014]可选地，所述空气流道的槽深为1.0
–
1.8mm，槽宽为0.8
–
1.2mm，脊宽为0.6
–
1.0mm。
[0015]可选地，所述直流道和所述波浪流道的长度比值为0.3
–
0.7。
[0016]可选地，所述波浪流道的波浪长度为2
–
4mm，波浪宽度为1
–
2mm。
[0017]第二方面，根据本说明书实施例，提供了一种燃料电池电堆，所述燃料电池电堆由若干第一方面所述的燃料电池双极板和若干膜电极组件交错叠压设置，并配合集流板、端板和紧固件组装而成。
[0018]本说明书实施例的有益效果如下：
[0019]采用直流道和波浪流道组合而成的阴极开放式流道结构，可提高空气在阴极开放式流道中的压力，有效改善了空气在阴极侧的传质过程，提升了空气向膜电极的传输速率，并增强了阴极侧的反应湿度，从而可改善燃料电池的整体性能，同时可提高空气在燃料电池电堆中的利用率以及空气在膜电极中的浓度，改善了燃料电池电堆的水热管理能力，降低辅助风扇的功耗，增强了燃料电池电堆的输出性能，此外该燃料电池双极板加工难度低，适于规模化应用及推广，实用性强。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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的附图。
[0021]图1为本说明书实施例提供的燃料电池双极板中阳极板面的结构示意图；
[0022]图2为本说明书实施例提供的燃料电池双极板中阴极板面的结构示意图；
[0023]图3为本说明书实施例提供的燃料电池电堆的结构示意图；
[0024]图4为本说明书实施例提供的应用燃料电池电堆的燃料电池对比实验的极化曲线与功率密度曲线。
具体实施方式
[0025]下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0026]需要说明的是，本说明书实施例及附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变
形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列结构，没有限定于已列出的结构，而是可选地还包括没有列出的结构，或可选地还包括对于这些结构固有的其它零部件。
[0027]本说明书实施例公开了一种燃料电池双极板。以下分别进行详细说明。
[0028]图1和图2示出了根据本说明书实施例提供的一种燃料电池双极板。如图1和图2所示，燃料电池双极板包括阳极板面1和阴极板面2，在一实施例中，该燃料电池双极板为矩形板，阳极板面1和阴极板面2分别位于矩形板的正反两面。需注意的是，该燃料电池双极板可以指一体成型的极板，还可以指由两个极板装配而成。
[0029]如图1所示，阳极板面1设置于燃料电池双极板的其中一面，阳极板面1设置有氢气进气口3、氢气出气口4以及位于氢气进气口3、氢气出气口4之间的阳极反应区11，在一实施例中，燃料电池双极板在第一方向上任一对角线两端分别增设一个小矩形，作为氢气进气端和氢气出气端，在氢气进气端设置氢气进气口3，并在氢气出气端设置氢气出气口4，进一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池双极板，其特征在于，包括：阳极板面，所述阳极板面设置于所述燃料电池双极板的其中一面，所述阳极板面设置有氢气进气口、氢气出气口以及位于所述氢气进气口、氢气出气口之间的阳极反应区，所述阳极反应区形成有沿第一方向延伸设置的氢气流道，所述氢气流道的两端分别与所述氢气进气口、氢气出气口相连通；阴极板面，所述阴极板面设置于所述燃料电池双极板的另一面，所述阴极板面设置有阴极反应区，所述阴极反应区形成有多条并行排列且沿第二方向延伸至所述阴极板面的两侧的空气流道，所述空气流道包括首尾相连的直流道和波浪流道；其中，所述第一方向与所述第二方向相互垂直。2.根据权利要求1所述的燃料电池双极板，其特征在于，所述氢气进气口与所述阳极反应区之间以及所述氢气出气口与所述阳极反应区之间均设置有氢气分配区，所述氢气分配区包括多个阵列组合的圆柱凸起。3.根据权利要求2所述的燃料电池双极板，其特征在于，所述阳极板面的边缘设置有阳极密封槽，所述阳极密封槽围设于所述氢气进气口、氢气出气口、阳极反应区和所述氢气分配区的外侧，所述阳极密封槽内嵌设有与所述阳极密封槽相匹配的阳极密封圈。4.根据权利要求1
–
3任一项所述的燃料电池双极板，其特征在于，所述氢气流道的槽深为0.3
–
0.5mm，槽宽为0.6
–
1mm，脊宽为0.5
–
0.8mm。5.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：池滨，鲁亮，陈兴威，安璐，曹加鹏，
申请(专利权)人：广东云韬氢能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：