极板、双极板及燃料电池的电堆制造技术

本发明专利技术提供一种极板、双极板及燃料电池的电堆，所述极板包括位于所述极板两侧的第一表面和第二表面，所述第一表面设有第一分配区和第一流场区，所述第二表面设有第二分配区和第二流场区；所述第一分配区和所述第二分配区设有贯穿极板厚度的流体通孔单元，延所述流体通孔单元的边缘设有密封结构。极板两面设有不同的流场区，使极板能够在两个表面上同时进行不同的功能操作。流体通孔单元的边缘设置了密封结构。这些密封结构的存在可以防止流体泄漏或非预期的交叉污染。通过有效的密封，可以确保流体在所需的通道中流动，提高极板的可靠性和稳定性。同时使得极板的结构更加紧凑。同时使得极板的结构更加紧凑。同时使得极板的结构更加紧凑。

【技术实现步骤摘要】
极板、双极板及燃料电池的电堆


[0001]本专利技术属于燃料电池领域，具体涉及一种极板、双极板及燃料电池的电堆。

技术介绍

[0002]燃料电池领域目前采用的电极板多为圆形结构，极板上通常采用乳突结构或直通道结构，一般均匀分布。由于电解液入口到极板上某一水平线之间的距离不一致，现有结构导致极板外缘位置与中心位置电解液流速不均匀，造成气泡扩散慢、局部电阻升高、电解液浓度波动等问题，降低电解效率，同时，这种乳突结构的通道设计会导致极板厚度较厚，且散热效果不佳。

技术实现思路

[0003]本专利技术要为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种极板、双极板及燃料电池的电堆。
[0004]本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
[0005]本专利技术提供一种极板，包括位于所述极板的两侧的第一表面和第二表面，所述第一表面设有第一分配区和第一流场区，所述第二表面设有第二分配区和第二流场区；
[0006]所述第一分配区和所述第二分配区设有贯穿极板厚度的流体通孔单元，延所述流体通孔单元的边缘设有密封结构。
[0007]在本专利技术中，极板两面设有不同的流场区，使极板能够在两个表面上同时进行不同的功能操作，其中第一流场区在本专利技术中可以是电解液流体通道，第二流场区在本专利技术中可以是散热介质的流体通道。第一分配区和第二分配区设置了贯穿极板厚度的流体通孔单元。这些通孔单元允许流体在极板内部自由流动，实现流体的分配和传输。由于流体通孔单元贯穿整个极板厚度，它们可以提供更好的流体控制和均匀性。流体通孔单元的边缘设置了密封结构。这些密封结构的存在可以防止流体泄漏或非预期的交叉污染。通过有效的密封，可以确保流体在所需的通道中流动，提高极板的可靠性和稳定性。
[0008]较佳地，所述第一流场区为采用蛇形流道结构的电解液反应流道；
[0009]所述第二流场区为采用对称流道结构的散热流道。
[0010]在本专利技术中，采用蛇形流道结构的电解液反应流道可以改善电解液与极板之间的接触和扩散效果，提高反应效率和均匀性。对称流道结构的散热流道能够有效地散发和分散热量，降低极板的工作温度，提高极板的散热性能和稳定性。而在极板正反面设置不同结构的流道一方面可以提高极板表面积的利用率，最大化利用极板空间，既能达到良好的散热效果，也能具有较好的扩散效果。
[0011]较佳地，所述流体通孔单元包括呈对角线设置的第一流体入口和第一流体出口，以及第三流体入口和第三流体出口，所述第一流体入口和所述第一流体出口与所述电解液反应流道相通；所述第三流体入口和所述第三流体出口与所述电解液反应流道相通；所述第一流体出口和所述第三流体出口分别流出不同的反应气体。
[0012]在本专利技术中，通过对角线设置的流体通孔单元，可以将流体分成两个不同的通道。分流和分离的设计可以实现不同流体的分开输送和流出，有效避免反应气体之间的混合。第一流体入口和第一流体出口与电解液反应流道相通，使电解液可以在该流道中流动，并进行所需的化学反应过程。这样的设计可以保证电解液与极板的有效接触，并促进所需的反应效果。第一流体出口和第三流体出口分别流出不同的由电解反应生成的反应气体。通过控制第一流体入口和第一流体出口之间的通路，以及第三流体入口和第三流体出口之间的通路，可以将反应气体分开收集或排放，从而实现有效的气体分离和处理。
[0013]较佳地，所述流体通孔单元还包括与所述极板共中线设置的第二流体入口和第二流体出口，所述第二流体入口和所述第二流体出口与所述散热流道相通；
[0014]所述第一流体入口与所述第二流体入口同侧设置，所述第一流体出口与所述第二流体出口同侧设置，所述第二流体入口设于所述第一流体入口和第三流体入口之间，所述第二流体出口设于所述第三流体出口和所述第一流体出口之间。
[0015]在本专利技术中，通过在流体通孔单元中设置第二流体入口和第二流体出口，这两者与散热流道相通。冷却剂流体可以从第二流体入口进入散热流道从而增强散热效果。
[0016]较佳地，所述第一流场区所占面积为第一表面积的20％
‑
70％，较佳地为40％。
[0017]在本专利技术中，所谓第一表面积为极板第一表面的表面积，在流场区所占面积为第一表面积的40％时可以实现所需的流体动力学效果，最大化利用极板表面积。
[0018]本专利技术中，所述第二流场区所占面积为第二表面积的20％
‑
70％，较佳地为40％。
[0019]所谓第二表面积为极板第二表面的表面积，通过选择40％的面积占比，可以实现所需热交换效率，最大化极板利用率。
[0020]较佳地，所述第一流场区和所述第二流场区包括多条流道，相邻所述流道之间形成凸脊。
[0021]本专利技术中，流场区通常有沟槽结构，即上述流道，相邻流道之间有凸起的间隔，称为脊。流场区所占面积包括流道和凸脊所占的面积。
[0022]较佳地，所述第一流场区和所述第二流场区中的流道宽度为2mm
‑
6mm，较佳地为4mm；
[0023]较佳地，所述第一流场区和所述第二流场区中的流道高度为1mm
‑
3mm，较佳地为1.5mm；其中，所述流道高度即为所述流道底面至所述凸脊顶部的高度。
[0024]较佳地，所述第一流场区和所述第二流场区中的凸脊宽度为2
‑
6mm，较佳地为4mm。
[0025]和/或，所述第一流场区和所述第二流场区中的流道侧壁和流道底面的夹角为90
°‑
120
°
，较佳地为90
°
。
[0026]较佳地，所述极板的厚度为2.5mm。
[0027]较佳地，所述密封结构还包括围绕所述第一流体入口、所述第一流体出口和所述第一流场区所构建的整体区域的边缘设置的第一密封结构。
[0028]本专利技术还提供一种双极板，包括两个如上所述的极板，其中，一极板为阳极板，一极板为阴极板，所述阳极板和所述阴极板的所述第二表面相贴合，贴合后两个所述极板的第二流场区形成散热通道。其中，两个极板通过焊接方式接合。
[0029]本专利技术还提供一种燃料电池的电堆，所述电堆包括如上所述的双极板。
[0030]本专利技术的积极进步效果在于：本专利技术通过在极板的第一表面和第二表面上设置第
一分配区、第一流场区、第二分配区和第二流场区，实现了紧凑的结构设计。这种紧凑设计可以最大程度地减小极板的整体尺寸，并节省空间，相比于传统的双极板结构，能够提供更高的集成度和更小的体积。同时在极板的两面分别设计第一流场区和第二流场区，可以分别实现电解和散热，可以在电解的同时高效散热；通过在第一分配区和第二分配区设置贯穿极板厚度的流体通孔单元，在流体通孔单元的边缘设置了密封结构，无需焊接极板的边框，使极板更加紧凑，而且密封结构确保流体在通孔单元内的流动路径上不会泄漏或发生不必要的混合，从而确保流体在极板内部的预定流动路径上进行电解反应或散热。
附图说明
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种极板，其特征在于，包括位于所述极板的两侧的第一表面和第二表面，所述第一表面设有第一分配区和第一流场区(1)，所述第二表面设有第二分配区和第二流场区(2)；所述第一分配区和所述第二分配区设有贯穿极板厚度的流体通孔单元，延所述流体通孔单元的边缘设有密封结构。2.如权利要求1所述的极板，其特征在于，所述第一流场区(1)为采用蛇形流道结构的电解液反应流道；所述第二流场区(2)为采用对称流道结构的散热流道。3.如权利要求2所述的极板，其特征在于，所述流体通孔单元包括呈对角线设置的第一流体入口(31)和第一流体出口(32)，以及第三流体入口(51)和第三流体出口(52)，所述第一流体入口(31)和所述第一流体出口(32)与所述电解液反应流道相通；所述第三流体入口(51)和所述第三流体出口(52)与所述电解液反应流道相通；所述第一流体出口(32)和所述第三流体出口(52)分别流出不同的反应气体。4.如权利要求3所述的极板，其特征在于，所述流体通孔单元还包括与所述极板共中线设置的第二流体入口(41)和第二流体出口(42)，所述第二流体入口(41)和所述第二流体出口(42)与所述散热流道相通；所述第一流体入口(31)与所述第二流体入口(41)同侧设置，所述第一流体出口(32)与所述第二流体出口(42)同侧设置，所述第二流体入口(41)设于所述第一流体入口(31)和第三流体入口(51)之间，所述第二流体出口(42)设于所述第三流体出口(52)和所述第一流体出口(32)之间。5.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建波，杨敏，王文军，严隽藩，杨瑞，江亚阳，吴建波，陈福平，
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：