一种变径石墨双极板及氢燃料电池堆制造技术

本实用新型专利技术公开一种变径石墨双极板，包括阳极板和阴极板，所述阳极板包括阳极板体，在阳极板体上设置有阳极流场分配区和阳极工作流场区，所述阳极流场分配区设置有阳极导流条组和柱状凸起组；所述阳极工作流场区设置有变径流道；所述阴极板包括阴极板体，在阴极板体上设置有阴极流场分配区和阴极工作流场区，所述阴极流场分配区设置有阴极导流条组和分配条组；所述阴极工作流场区也设置有变径流道；在阳极板体的两端和阴极板体的两端均设置有相适配的阴极进出口

【技术实现步骤摘要】
一种变径石墨双极板及氢燃料电池堆


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，特别涉及一种变径石墨双极板及采用该变径石墨双极板的氢燃料电池堆
。

技术介绍

[0002]质子交换膜燃料电池依靠电化学反应，将化学能直接转变为电能
。
燃料电池发电过程具有常温启动快
、
能量转换效率高
、
绿色环保
、
安全等特点，既可应用于军事
、
空间
、
发电厂领域，也可应用于机动车
、
移动设备
、
居民家庭等领域
。
燃料电池电堆是燃料电池的核心装置，主要由膜电极组件
、
双极板
、
密封件等组装而成
。
随着燃料电池技术的发展，其应用领域也越来越广泛，在大型商用车
、
重卡
、
轮船等方面的潜力逐渐显现出来，这也意味着所需的燃料电池堆功率越来越大
。
大功率电堆有效面积大
、
组件多
、
技术较为复杂，在其开发过程中需要攻克的难点问题较多，特别双极板的结构设计是至关重要的，对最终电堆性能影响较大
。
当燃料电池在大电流高功率状态工作时，需要大量燃料气和氧化剂气体，同时排出大量生成水
。
如果电化学反应所需燃料气和氧化剂气体不能及时送入膜电极，生成水不能及时排出膜电极，燃料电池就会发生传质极化现象，影响燃料电池性能
>。
现有氢燃料电池双极板流场分配区常采用均匀平行导流条加凸起的形式，流场工作区流道采用平行直流道，气液分布不均匀，传质效果改善不明显
。

技术实现思路

[0003]基于上述技术问题，本技术提出一种变径石墨双极板，以及采用该变径石墨双极板的氢燃料电池堆
。
[0004]本技术所采用的技术解决方案是：
[0005]一种变径石墨双极板，包括阳极板和阴极板，所述阳极板包括阳极板体，在阳极板体上设置有阳极流场分配区和阳极工作流场区，阳极工作流场区设置于阳极板体的中部，阳极流场分配区设置于阳极工作流场区的两端；
[0006]所述阳极流场分配区设置有阳极导流条组，在阳极导流条组的末端部且接近阳极工作流场区的位置处设置有柱状凸起组；
[0007]所述阳极工作流场区设置有变径流道；
[0008]所述阴极板包括阴极板体，在阴极板体上设置有阴极流场分配区和阴极工作流场区，阴极工作流场区设置于阴极板体的中部，阴极流场分配区设置于阴极工作流场区的两端；
[0009]所述阴极流场分配区设置有阴极导流条组和分配条组；
[0010]所述阴极工作流场区也设置有变径流道；
[0011]在阳极板体的两端和阴极板体的两端均设置有相适配的阴极进出口
、
阳极进出口和冷却水进出口
。
[0012]优选的，所述阳极导流条组包括若干个呈直角布置的阳极导流条，阳极导流条包
括间断直角阳极导流条和连续直角阳极导流条，间断直角阳极导流条是由若干个阳极导流条段体组成，间断直角阳极导流条和连续直角阳极导流条呈间隔排布
。
[0013]优选的，所述间断直角阳极导流条包括第一阳极导流条段体和第二阳极导流条段体，第一阳极导流条段体和第二阳极导流条段体呈垂直布置；所述连续直角阳极导流条在弯折处为圆角过渡；
[0014]所述间断直角阳极导流条和连续直角阳极导流条的宽度相同，均为
0.6
‑
1.0mm。
[0015]优选的，所述间断直角阳极导流条和相邻的连续直角阳极导流条之间的间距，在接近阴极流场工作区的一侧设置为间距相同，在远离阴极流场工作区的另一侧设置为从一端至另一端间距逐渐增大
。
[0016]优选的，所述柱状凸起组包含2‑3个圆柱状凸起，圆柱状凸起的直径为
1.0
‑
1.2mm
，圆柱状凸起的高度与阳极工作流场区设置的变径流道的脊高相同
。
[0017]优选的，所述阳极工作流场区设置的变径流道的宽度为
0.3
‑
1.2mm
，长度为7‑
11mm
，沟深为
0.3
‑
0.5mm。
[0018]优选的，所述阴极导流条组包括若干个阴极导流条，阴极导流条包括第一阴极导流条段体和第二阴极导流条段体，第一阴极导流条段体和第二阴极导流条段体之间的夹角为钝角；第二阴极导流条段体的端部连接阴极工作流场区；
[0019]所述阴极导流条的宽度为
0.6
‑
1.0mm
，相邻阴极导流条之间的间距为
0.7
‑
1.0mm。
[0020]优选的，所述分配条组包括若干个平行布置的分配条，分配条与第二阴极导流条段体呈平行布置；分配条由若干个间隔布置的分配条段体组成，组成每个分配条的所有分配条段体均处于一条直线上
。
[0021]优选的，所述分配条的长度为4‑
12mm
，宽度为
0.3
‑
0.8mm
；分配条上相邻分配条段体之间的间距为
0.5
‑
1.0mm
，相邻分配条之间的间距为
0.7
‑
1.0mm
；
[0022]所述阴极导流条的高度
、
分配条的高度与阴极工作流场区的变径流道的脊高相等
。
[0023]一种氢燃料电池堆，其采用如上所述的变径石墨双极板
。
[0024]本技术的有益技术效果是：
[0025]1、
本技术变径石墨双极板的阳极板和阴极板采用不同的流场分配区进行配合，其中阳极流场分配区采用阳极导流条组和柱状凸起组配合的方式，阴极流场分配区采用阴极导流条组和分配条组配合的方式，可有效降低气体进出口压力，保证下游区域气体的分布均匀性，并能提高电池效率
。
[0026]2、
本技术变距石墨双极板的阳极板和阴极板的工作流场区均设置有变径流道，可强化反应传质效果，同时增大气体流速，提高排水性能
。
附图说明
[0027]下面结合附图与具体实施方式对本技术作进一步说明：
[0028]图1为本技术变径石墨双极板中阳极板的结构原理示意图；
[0029]图2为本技术阳极板中阳极流场分配区的局部结构示意图；
[0030]图3为本技术变径石墨双极板中阴极板的结构原理示意图；
[0031]图4为本技术阴极板中阴极流场分配区的局部结构示意图；
[0032]图5为本技术变径石墨双极板的阳极板或阴极板中变径流道局部立体结构示意图；
[0033]图6为本技术变径石墨双极板的阳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种变径石墨双极板，其特征在于：包括阳极板和阴极板，所述阳极板包括阳极板体，在阳极板体上设置有阳极流场分配区和阳极工作流场区，阳极工作流场区设置于阳极板体的中部，阳极流场分配区设置于阳极工作流场区的两端；所述阳极流场分配区设置有阳极导流条组，在阳极导流条组的末端部且接近阳极工作流场区的位置处设置有柱状凸起组；所述阳极工作流场区设置有变径流道；所述阴极板包括阴极板体，在阴极板体上设置有阴极流场分配区和阴极工作流场区，阴极工作流场区设置于阴极板体的中部，阴极流场分配区设置于阴极工作流场区的两端；所述阴极流场分配区设置有阴极导流条组和分配条组；所述阴极工作流场区也设置有变径流道；在阳极板体的两端和阴极板体的两端均设置有相适配的阴极进出口
、
阳极进出口和冷却水进出口
。2.
根据权利要求1所述的一种变径石墨双极板，其特征在于：所述阳极导流条组包括若干个呈直角布置的阳极导流条，阳极导流条包括间断直角阳极导流条和连续直角阳极导流条，间断直角阳极导流条是由若干个阳极导流条段体组成，间断直角阳极导流条和连续直角阳极导流条呈间隔排布
。3.
根据权利要求2所述的一种变径石墨双极板，其特征在于：所述间断直角阳极导流条包括第一阳极导流条段体和第二阳极导流条段体，第一阳极导流条段体和第二阳极导流条段体呈垂直布置；所述连续直角阳极导流条在弯折处为圆角过渡；所述间断直角阳极导流条和连续直角阳极导流条的宽度相同，均为
0.6
‑
1.0mm。4.
根据权利要求2所述的一种变径石墨双极板，其特征在于：所述间断直角阳极导流条和相邻的连续直角阳极导流条之间的间距，在接近阴极流场工作区的一侧设置为间距相同，在远离阴极流场工作区的另一侧设置为从一端至另一端间距逐渐增大
。5.
根据权利要求1所述的一种变径石墨双极板，其特征在于：所述柱状凸起组包含2‑3个圆柱状凸起，圆柱状凸起的直径为
1.0
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张纪尧，王爱君，甄崇礼，朱磊，刘绍林，
申请(专利权)人：青岛氢启新能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：