双极板结构及燃料电池制造技术

本实用新型专利技术提供了一种双极板结构及燃料电池，双极板结构包括：双极板主体，双极板主体上设置有流道，流道包括依次连通的第一流道段和第二流道段，第一流道段相对第二流道段倾斜设置以形成拐角；第一流道段具有相对设置的第一侧壁和第二侧壁，第二流道段具有相对设置的第三侧壁和第四侧壁，第一侧壁和第三侧壁连接以形成拐角内侧，第二侧壁和第四侧壁通过曲面过渡连接以形成拐角外侧，本实用新型专利技术的双极板结构解决了现有技术中的气体流动在双极板流道内的拐角结构区域容易发生气阻的问题。道内的拐角结构区域容易发生气阻的问题。道内的拐角结构区域容易发生气阻的问题。

【技术实现步骤摘要】
双极板结构及燃料电池


[0001]本技术涉及燃料电池
，具体而言，涉及一种双极板结构及燃料电池。

技术介绍

[0002]双极板的流道是反应气的流动通道，同时也是反应产生水的排出通道。气体在各区域的分配量由气体流速与流道结构共同决定。如气体流速过慢，未能及时把产生的水顺利带出，则会进一步阻碍气体流动，最终形成局部水淹问题。因此，气体供应通常用较高的气压以保持气体流速，在流速较高的情况下保证各区域能够提供充足的气体参与反应就要依靠合理的流道结构设计来完成。
[0003]目前，应用的常规双极板流道结构一般为直型流道、蛇形流道和交指型流道。直型流道为保证反应气与扩散层的接触面积，设计为多平行直流道，由于流道数量多，导致各流道分压低，无法保证将反应产生的水全部带出，通过一段时间的积累造成局部水淹的问题，同时流道长度过短，导致气体接触扩散层时间短；蛇形流道则是由于路径过长，多个拐角易气阻而导致的压降过大，流道末端拐角处常由于结构和气体流速等原因造成“水淹”问题；交指型流道，通过进气口流道与出气口流道不完全连接，迫使部分气体越过脊背，进入扩散层，该类流道加工难度大，同时进气口流道与出气口流道连接区域流动阻力大，易发生“水淹”的情况。
[0004]其中，蛇形或其他带有弯折结构的流道，其弯折结构保证了单条流道的长度，延长了反应气体与扩散层的接触时间。但由于拐角结构的特点，气体流动在此结构区域转向角度大、方向转变不平滑，也变相拓宽了流道，使得气体在侧壁边缘产生气流涡旋，从而造成气阻问题。气体流动受阻还会进一步影响排水功能，造成水淹等问题。气体流经拐角结构时对于拐角外侧壁的冲击远大于其他区域，对应的脊结构就需要更大的支撑强度。而对于一般石墨双极板生产工艺来说，就是变相的增加极板整体的机械强度，添加更多的增强材料，这会进一步降低双极板的导热和导电性能。

技术实现思路

[0005]本技术的主要目的在于提供一种双极板结构及燃料电池，以解决现有技术中的气体流动在双极板流道内的拐角结构区域容易发生气阻的问题。
[0006]为了实现上述目的，根据本技术的一个方面，提供了一种双极板结构，包括：双极板主体，双极板主体上设置有流道，流道包括依次连通的第一流道段和第二流道段，第一流道段相对第二流道段倾斜设置以形成拐角；第一流道段具有相对设置的第一侧壁和第二侧壁，第二流道段具有相对设置的第三侧壁和第四侧壁，第一侧壁和第三侧壁连接以形成拐角内侧，第二侧壁和第四侧壁通过曲面过渡连接以形成拐角外侧。
[0007]进一步地，第二侧壁和第四侧壁之间通过弧面或部分球面过渡连接。
[0008]进一步地，第一流道段和第二流道段之间的夹角小于或等于135度。
[0009]进一步地，第一流道段和第二流道段之间的夹角等于90度。
[0010]进一步地，流道的流通截面呈矩形或部分圆形；其中，部分圆形包括半圆形。
[0011]进一步地，流道的流通截面呈矩形；第一侧壁和第三侧壁相垂直设置，第二侧壁和第四侧壁之间通过弧面过渡。
[0012]进一步地，弧面在垂直于双极板主体的方向上的投影为1/4圆弧。
[0013]进一步地，流道的流通截面呈半圆形；双极板主体的端面上设置有流道，第一侧壁与端面之间的第一交线和第三侧壁与端面之间的第二交线相垂直设置，第二侧壁和第四侧壁之间通过部分球面过渡连接。
[0014]进一步地，第二侧壁和第四侧壁之间通过1/8球面过渡连接，第一流道段的最深处的第一流道线与第二流道段的最深处的第二流道线之间的交点在端面所在平面上的投影为1/8球面所对应球体的球心。
[0015]进一步地，流道具有进口和出口，由进口至出口的方向，流道的宽度逐渐减小。
[0016]根据本技术的另一方面，提供了一种燃料电池，包括双极板结构。双极板结构为上述的双极板结构。
[0017]应用本技术的技术方案，双极板结构包括双极板主体，双极板主体上设置有流道，流道包括依次连通的第一流道段和第二流道段，第一流道段相对第二流道段倾斜设置以形成拐角，第一侧壁和第三侧壁连接以形成拐角内侧，其中第一侧壁和第三侧壁之间直接连接，二者之间没有其他过渡连接；第二侧壁和第四侧壁通过曲面过渡连接以形成拐角外侧。当气流依次流经第一流道段、拐角和第二流道段时，拐角外侧通过曲面疏导减缓气流对第二侧壁和第四侧壁的冲击，使得气体的流向偏转更加平滑，避免了流道内的气体流动方向转折过快，进而避免了流经拐角处的气流发生气阻，同时，第一侧壁和第三侧壁之间直接连接，防止气体在拐角处由于流道宽度变相增大而导致气阻，进而保证气体流动顺畅，使得反应产生的水顺利排出，不易在拐角处堆积发生水淹。可见，该双极板结构解决了现有技术中的气体流动在双极板流道内的拐角结构区域容易发生气阻的问题。
附图说明
[0018]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
[0019]图1示出了根据本技术的双极板结构的第一个实施例的示意图；
[0020]图2示出了根据本技术的双极板结构的第二个实施例的示意图；
[0021]图3示出了根据本技术的双极板结构的第三个实施例的示意图。
[0022]其中，上述附图包括以下附图标记：
[0023]10、双极板主体；11、流道；12、第一流道段；121、第一侧壁；122、第二侧壁；123、第一流道线；13、第二流道段；131、第三侧壁；132、第四侧壁；14、进口；15、出口。
具体实施方式
[0024]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
[0025]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另
有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0026]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0027]本技术提供了一种双极板结构，请参考图1至图3，包括：双极板主体10，双极板主体10上设置有流道11，流道11包括依次连通的第一流道段12和第二流道段13，第一流道段12相对第二流道段13倾斜设置以形成拐角；第一流道段12具有相对设置的第一侧壁121和第二侧壁122，第二流道段13具有相对设置的第三侧壁131和第四侧壁132，第一侧壁121和第三侧壁131连接以形成拐角内侧，第二侧壁122和第四侧壁132通过曲面过渡连接以形成拐角外侧。
[0028]本实用新本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双极板结构，其特征在于，包括：双极板主体(10)，所述双极板主体(10)上设置有流道(11)，所述流道(11)包括依次连通的第一流道段(12)和第二流道段(13)，所述第一流道段(12)相对所述第二流道段(13)倾斜设置以形成拐角；所述第一流道段(12)具有相对设置的第一侧壁(121)和第二侧壁(122)，所述第二流道段(13)具有相对设置的第三侧壁(131)和第四侧壁(132)，所述第一侧壁(121)和所述第三侧壁(131)连接以形成所述拐角内侧，所述第二侧壁(122)和所述第四侧壁(132)通过曲面过渡连接以形成所述拐角外侧。2.根据权利要求1所述的双极板结构，其特征在于，所述第二侧壁(122)和所述第四侧壁(132)之间通过弧面或部分球面过渡连接。3.根据权利要求1所述的双极板结构，其特征在于，所述第一流道段(12)和所述第二流道段(13)之间的夹角小于或等于135度。4.根据权利要求1所述的双极板结构，其特征在于，所述第一流道段(12)和所述第二流道段(13)之间的夹角等于90度。5.根据权利要求1所述的双极板结构，其特征在于，所述流道(11)的流通截面呈矩形或部分圆形；其中，所述部分圆形包括半圆形。6.根据权利要求4所述的双极板结构，其特征在于，所述流道(11)的流通截面呈矩形；所述第一侧壁(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜建辉，展长振，赵立川，康辉，武磊，谢东方，
申请(专利权)人：北京蒙京石墨新材料科技研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：