一种高效氢燃料电池双极板制造技术

本发明专利技术公开了一种高效氢燃料电池双极板，包括阴极板和阳极板；所述阴极板一侧将氢气进气通道输送进来的氢气，均匀分配布散到阴极板的反应区，使氢气透过膜电极与空气中的氧气发生反应产生电能，同时所述阴极板另一侧的冷却水经由阴极冷却水进口，均布于阴极板的反应区背面，带离反应产生的热量；所述阳极板一侧将空气进气通道输送进来的空气，均匀分配布散到阳极板的反应区，使透过膜电极的氢气与空气中的氧气反应产生电能，同时阳极板另一侧的冷却水经由阳极冷却水进口，均布于阳极板的反应区背面。本双极板保证气体从分配区均匀分散流到反应区内，使反应区内的氢气与空气充分、均匀的反应，提高氢燃料电池发电效率，提高电堆体积功率。积功率。积功率。

【技术实现步骤摘要】
一种高效氢燃料电池双极板


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，具体涉及一种高效氢燃料电池双极板。

技术介绍

[0002]氢燃料电池是一种把清洁能源氢气所具有的化学能直接转化为电能的典型电化学装置。氢燃料电池的关键部件是电极、质子交换膜与双极板。其中双极板具有分隔氧化剂和还原剂、收集电流、引导反应气体均匀分布、导热、排水等重要作用，而其性能很大程度取决于流场结构。一般的流场结构形式是通过在金属板、石墨碳板或复合材料表面加工一片沟槽，即形成流场，流场的流道设计对电池性能、运行效率和制造成本有很大影响。现有氢燃料电池双极板的排水、传质、散热性能不佳，不利于空气与膜电极充分接触，且体积功率低下，气体短路堵塞的情况时有发生。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于，提供一种高效氢燃料电池双极板，通过全新设计的氢气、空气流道以及冷却水流道改善双极板排水、传质、散热性能，提高氢燃料电池体积功率。
[0004]为实现上述目的，本申请的技术方案为：一种高效氢燃料电池双极板，包括阴极板和阳极板；所述阴极板一侧将氢气进气通道输送进来的氢气，经由氢气进气口，以及氢气分配区，均匀分配布散到阴极板的反应区，使氢气透过膜电极与空气中的氧气发生反应产生电能，同时所述阴极板另一侧的冷却水经由阴极冷却水进口，以及阴极冷却水分配区，均布于阴极板的反应区背面，带离反应产生的热量，变热的冷却水经由阴极冷却水出口排出；所述阳极板一侧将空气进气通道输送进来的空气，经由空气进气口，以及空气分配区，均匀分配布散到阳极板的反应区，使透过膜电极的氢气与空气中的氧气反应产生电能，同时阳极板另一侧的冷却水经由阳极冷却水进口，以及阳极冷却水分配区，均布于阳极板的反应区背面，带离反应产生的热量，变热的冷却水经由阳极冷却水出口排出。
[0005]进一步的，所述阴极板外周为阴极第一支撑脊，阴极板内设有阴极第二支撑脊；所述阴极第一支撑脊与阴极第二支撑脊之间为阴极板密封槽，在阴极板密封槽上设有阴极冷却水进口、阴极冷却水出口、空气回气通道和空气进气通道，所述空气回气通道和空气进气通道为圆形通道；阴极第二支撑脊内设有阴极板的反应区、氢气进气口、氢气分配区和氢气出气口。
[0006]进一步的，所述阴极板的反应区包括多个阴极板流道脊和多个阴极板流道槽，氢气分配区分散进来的氢气通过阴极板流道脊后，将层流状态转换成湍流状态进入到阴极板流道槽中，所述阴极板流道槽用于缓冲氢气，使氢气充分接触膜电极。
[0007]进一步的，所述阴极板流道槽高度低于阴极板流道脊，所述阴极板流道脊高度略低于阴极第二支撑脊，相邻阴极板流道脊之间为阴极板流道槽，其组成连续多个“∧”型。
[0008]进一步的，所述氢气进气口、氢气分配区位于阴极第二支撑脊底部，所述氢气进气口用于输入氢气，在氢气分配区设有多个不同角度的阴极柱台，所述阴极柱台高度低于阴
极板流道脊，且高于阴极板流道槽；所述氢气出气口位于阴极第二支撑脊顶部，用于将反应后的剩余氢气收集回流排出电堆。
[0009]更进一步的，所述阳极板外周为阳极第一支撑脊，阳极板内设有阳极第二支撑脊；所述阳极第一支撑脊与阳极第二支撑脊之间为阳极板密封槽，在阳极板密封槽上设有阳极冷却水进口、阳极冷却水出口、氢气回气通道和氢气回气通道，所述氢气回气通道和氢气回气通道为圆形通道；阳极第一支撑脊内设有阳极板的反应区、空气进气口、空气分配区和空气出气口。
[0010]更进一步的，所述阳极板的反应区包括多个阳极板流道脊和多个阳极板流道槽，空气分配区分散进来的空气通过阳极板流道脊后，将层流状态转换成湍流状态进入到阳极板流道槽中，所述阳极板流道槽用于缓冲空气，使空气充分接触膜电极。
[0011]更进一步的，所述阳极板流道槽高度低于阳极板流道脊，所述阳极板流道脊高度略低于阳极第二支撑脊，相邻阳极板流道脊之间为阳极板流道槽，其组成连续多个“∧”型。
[0012]更进一步的，所述空气进气口、空气分配区位于阳极第二支撑脊顶部，所述空气进气口用于输入空气，在空气分配区设有多个不同角度的阳极柱台，所述阳极柱台高度低于阳极板流道脊，且高于阳极板流道槽；所述空气出气口位于阳极第二支撑脊底部，用于将反应后的剩余空气收集回流排出电堆。
[0013]更进一步的，向阴极板密封槽、阳极板密封槽内加注密封胶，然后将阴极板、阳极板扣紧压实后形成一个密封的电极板，此时阳极板的“∧”型结构正置，阴极板的“∧”型结构倒置；空气与氢气反应后产生的水位于阳极板侧。
[0014]本专利技术由于采用以上技术方案，能够取得如下的技术效果：
[0015]1)、本高效氢燃料电池双极板，采用“∧”型流道，既可起到支撑作用，同时也可保证气体从分配区均匀分散流到反应区内，该形式的流道充分保证反应区内的氢气与空气充分、均匀的反应，提高氢燃料电池发电效率，缩小电堆的尺寸，提高电堆体积功率。
[0016]2)、本高效氢燃料电池双极板，氢气以及空气进回通道采用圆形通道，降低气体在电堆内流动阻力，同时“∧”型流道的设计，进一步降低了气体在电堆内的压力降，减少动力损失，可降低系统匹配的空压机压缩比。
[0017]3)、本高效氢燃料电池双极板，阳极板的“∧”型流道，倒置设计，便于反应产生的液态水向两侧分别汇流，迅速排出电堆，尽可能提高中心高效区域反应效率，并且可进一步降低流动阻力，有利于提高电堆性能，避免气体短路堵塞的情况发生。
附图说明
[0018]图1为阴极板正面示意图；
[0019]图2为阴极板背面示意图；
[0020]图3为阴极板流道截面示意图；
[0021]图4为阳极板正面示意图；
[0022]图5为阳极板背面示意图；
[0023]图6为图4中阳极板A处局部放大图；
[0024]图中序号说明：1、氢气进气口；2、氢气分配区；3、阴极板流道脊；4、阴极板流道槽；5、阴极第二支撑脊；6、阴极第一支撑脊；7、阴极板密封槽；8、空气进气通道；9、阴极冷却水
进口；10、氢气出气口；11、阴极板的反应区；12、空气回气通道；13、阴极冷却水出口；14、阴极冷却水分配区；15、空气出气口；16、空气分配区；17、阳极板流道槽；18、阳极板流道脊；19、阳极第二支撑脊；20、阳极板密封槽；21、氢气回气通道；22、阳极冷却水出口；23、空气进气口；24、阳极板的反应区；25、氢气进气通道；26、阳极冷却水进口。
具体实施方式
[0025]为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0026]本实施例提供一种高效氢燃料电池双极板，包括阴极板和阳极板；
[0027]如图1
‑
3所示，所述阴极板一侧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效氢燃料电池双极板，包括阴极板和阳极板；其特征在于，所述阴极板一侧将氢气进气通道输送进来的氢气，经由氢气进气口，以及氢气分配区，均匀分配布散到阴极板的反应区，使氢气透过膜电极与空气中的氧气发生反应产生电能，同时所述阴极板另一侧的冷却水经由阴极冷却水进口，以及阴极冷却水分配区，均布于阴极板的反应区背面，带离反应产生的热量，变热的冷却水经由阴极冷却水出口排出；所述阳极板一侧将空气进气通道输送进来的空气，经由空气进气口，以及空气分配区，均匀分配布散到阳极板的反应区，使透过膜电极的氢气与空气中的氧气反应产生电能，同时阳极板另一侧的冷却水经由阳极冷却水进口，以及阳极冷却水分配区，均布于阳极板的反应区背面，带离反应产生的热量，变热的冷却水经由阳极冷却水出口排出。2.根据权利要求1所述一种高效氢燃料电池双极板，其特征在于，所述阴极板外周为阴极第一支撑脊，阴极板内设有阴极第二支撑脊；所述阴极第一支撑脊与阴极第二支撑脊之间为阴极板密封槽，在阴极板密封槽上设有阴极冷却水进口、阴极冷却水出口、空气回气通道和空气进气通道，所述空气回气通道和空气进气通道为圆形通道；阴极第二支撑脊内设有阴极板的反应区、氢气进气口、氢气分配区和氢气出气口。3.根据权利要求2所述一种高效氢燃料电池双极板，其特征在于，所述阴极板的反应区包括多个阴极板流道脊和多个阴极板流道槽，氢气分配区分散进来的氢气通过阴极板流道脊后，将层流状态转换成湍流状态进入到阴极板流道槽中，所述阴极板流道槽用于缓冲氢气，使氢气充分接触膜电极。4.根据权利要求3所述一种高效氢燃料电池双极板，其特征在于，所述阴极板流道槽高度低于阴极板流道脊，所述阴极板流道脊高度略低于阴极第二支撑脊，相邻阴极板流道脊之间为阴极板流道槽，其组成连续多个“∧”型。5.根据权利要求2所述一种高效氢燃料电池双极板，其特征在于，所述氢气进气口、氢气分配区位于阴极第二支撑脊底部，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春德，王晨曦，顾兆军，石敬君，
申请(专利权)人：国霖技术有限公司，
类型：发明
国别省市：