带滤膜的燃料电池双极板和该极板组装的电池，双极板主体为碳粉和树脂的复合材料，双极板两侧分别分布反应气体流道和冷却水流道，在流道底部设有液态水通过的滤膜。由本发明专利技术的双极板组装的燃料电池的优点是：反应气流道内的液态水可以通过滤膜到达燃料电池的冷却水腔，使反应气流道内无液态水残留，从而优化电池内部的水管理，提高电池运行时的性能和稳定性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃料电池
，尤其涉及燃料电池双极板。
技术介绍
现有技术中，电池内部的水管理主要通过优化流场形状以促进电池排水。专利号 为CN1622377A的专利技术涉及一种质子交换膜燃料电池流场结构，由网状流场和折流条 构成。折流条置于网状流场内部，使流体在局部通过网状流场分布，而总体受交错分布的折 流条约束，从而减少流体短路现象。专利号为CN1822419A的专利技术涉及一种燃料电池蛇 形流场结构，其出口设在流场板的中心位置，而入口则分别设在流场板的两端。专利号为 CN101459246A的专利技术涉及另一种流场结构，在流场板上有呈正方形的流场区域，主体 则为叶脉形结构。这些专利技术在理论上可以强化流体分配，有利于流场内水的排出，但其 实际效果还有待验证，同时，由于流场形状变得复杂，致使双极板的制作工艺复杂，难于实 现商品化应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种带滤膜的燃料电池双极板及其制备方法，以及用该双 极板组装的可以优化燃料电池水管理的燃料电池。本专利技术的技术方案是一种带滤膜的燃 料电池双极板，包括由碳粉和树脂的复合材料制成的双极板，双极板两面分别分布反应气 体流道和冷却水流道；其特征在于所述双极板两面分别分布的反应气体流道和冷却水流道 具有相同的流道宽度和凸起宽度，且双极板两面分别分布的反应气体流道和冷却水流道向 对应，即反应气体流道底部和冷却水流道底部向对，在反应气体流道底部和冷却水流道底 部设有滤膜，流道底部设有滤膜处，无碳粉和树脂的复合材料，即设滤膜处反应气体流道和 冷却水流道之间仅由滤膜相隔离。本专利技术所述的所述的带滤膜的燃料电池双极板，其特征在于所述设置在反应气体 流道底部和冷却水流道底部的滤膜，由多个滤膜分散设置，从反应气入口算起在反应气体 流道长度的1/2处起始向反应气出口方向均勻布设，或者在反应气入口算起在反应气体流 道长度的1/2处起始向反应气出口方向均勻布设的同时，从反应气入口至1/3反应气体流 道长度处均勻布设。本专利技术所述的带滤膜的燃料电池双极板，其特征在于所述流道底部的滤膜至少三 个。本专利技术所述的带滤膜的燃料电池双极板，其特征在于所述滤膜为圆形或正方形， 同一流道内的相邻两个滤膜间的中心间距为5 50mm。本专利技术所述的种带滤膜的燃料电池双极板，其特征在于所述滤膜的上平面与流道 底部面平齐。本专利技术所述的带滤膜的燃料电池双极板，其特征在于所述滤膜的孔径为1 20nmo本专利技术所述的带滤膜的燃料电池双极板的制备方法，包括将碳粉和树脂的混合料 模压成单极板，将单极板组合成双极板，其特征在于所述将碳粉和树脂的混合料模压成单 极板的制备方法还包括以下步骤将预热好的部分碳粉和树脂的混合料充填到带水流场的 半模具中，模具中在反应气出口侧的流道处预留放滤膜的通孔，即预留放滤膜的通孔处不 充填碳粉和树脂的混合料，将剪裁好的滤膜按设计数量放置预留放滤膜的通孔处，将预热 好的另一部分碳粉和树脂的混合料放入带反应气流场的半模具中，模具中在与带水流场的 半模具中预留的放滤膜的通孔相对应处，预留滤膜通孔，即预留的通孔处不充填碳粉和树 脂的混合料，将两个半模具压合在一起，加热到140°C并在IOMPa下进行真空模压成型，保 持20min，脱模后即得带滤膜的单极板。用带滤膜的燃料电池双极板组装的燃料电池，包括包由括阴极腔和阴极反应气体、阳极腔和阳极反应气体、水腔和冷却水以及在阴极腔和阳极腔之间的质子交换膜组成 的质子交换膜燃料电池，阴极腔和阳极腔反应气体的压力为保持燃料电池运行反应所需的 压力，其特征在于所述电池的阴、阳极腔的反应气体压力均大于冷却水腔的冷却水压。本专利技术具有如下优点反应气流道内的液态水可以通过滤膜到达燃料电池的冷却水腔，使反应气流道内 无液态水残留，从而优化电池内部的水管理，提高电池运行时的性能和稳定性。附图说明本专利技术共有附图4幅，其中图1是本专利技术的双极板的滤膜布局示意图和实施例1的示意2是图1的双极板的A-A向断面结构示意3是图1的双极板的B-B向断面结构示意4是本专利技术的双极板的滤膜布局示意图和实施例2的示意图附图中，1.流道凸起部分，2.滤膜，3.反应气入口，4.反应气出口，5.双极板， 6.流道底部。具体实施例方式实施例1实施例1是一根流道内设有5个滤膜的双极板，如附图1-3所示。双极板两面的 反应气体流道和冷却水流道具有相同的流道底部6宽度和流道凸起1宽度，反应气体流道 底部和冷却水流道底部向对，在流道底部6设有5个均布的滤膜2，流道底部6设有滤膜2 处，无碳粉和树脂的复合材料，即设滤膜处反应气体流道和冷却水流道之间仅由滤膜相隔 离。滤膜从反应气入口 3处算起的反应气体流道长度的1/2处起始向反应气出口 4方向均 勻布设，滤膜2为正方形，相邻两个滤膜间的中心间距为20mm，滤膜2的上平面与流道底部 部6面平齐，滤膜2的孔径为10nm。本实施例的制备方法是在IOOg碳粉中加入20g环氧树脂，0. 5g脱模剂，混合后 预热至80°C。将预热好的部分混合料放入带水流场和预留放滤膜的通孔半模具中，预留放 滤膜的通孔设在半模具的从反应气入口算起的反应气体流道长度的1/2处起始向反应气 出口方向的部位，将剪裁好的滤膜放在预留的放滤膜的通孔处，将预热好的另一部分混合料放入另一个带反应气流场和预留放滤膜的通孔半模具中。带反应气流场半模具中在与带 水流场的半模具中预留的放滤膜的通孔相对应处，预留滤膜通孔，然后，将两个半模具压合 在一起，加热到140°C并在IOMPa下进行真空模压成型，保持20min。脱模后即得带滤膜的 极板。用本实施例的带滤膜的燃料电池双极板组装的燃料电池，阴极腔的反应气体的压 力保持在0. 08MPa。阳极腔的阳极反应气体的压力保持在0. 08MPa，冷却水腔的冷却水压为 0. 07MPa。这样，可以保证冷却水腔的液态水不会反流到反应气腔，从而保证燃料电池的高 效可靠运行。实施例2实施例2是与实施例1相同的双极板，只是制备方法中，所用的碳粉和环氧树脂混合料的比例不同，滤膜设置的初始位置不同。实施例2的滤膜设置的初始位置在从反应气 入口至1/3反应气体流道长度处均勻布设的同时，反应气入口算起在反应气体流道长度的 1/2处起始向反应气出口方向均勻布设。制备方法中，所用的碳粉和环氧树脂混合料的比例 为在90g碳粉中加入IOg环氧树脂，Ig脱模剂，混合后预热至80°C。将预热好的部分混合 料放入带水流场和预留放滤膜的通孔半模具中，预留放滤膜的通孔设在半模具的从反应气 入口算起的反应气体流道长度的1/3处起始向反应气出口方向的部位，将剪裁好的滤膜放 在预留的放滤膜的通孔处，将预热好的另一部分混合料放入另一个带反应气流场和预留放 滤膜的通孔半模具中。带反应气流场半模具中在与带水流场的半模具中预留的放滤膜的通 孔相对应处，预留滤膜通孔，然后，将两个半模具压合在一起，加热到140°C并在9MPa下进 行真空模压成型，保持30min。脱模后即得带滤膜的极板。用实施例2的双极板组装的燃料电池，与实施例1的相同。阴极腔的反应气体的 压力保持在0. 20MPa。阳极腔的阳极反应气体的压力保持在0. 20MPa，冷却水腔的冷却水压 为 0. 18MPa。权利要求带滤膜的燃料电池双本文档来自技高网...
【技术保护点】
带滤膜的燃料电池双极板，包括由碳粉和树脂的复合材料制成的双极板，双极板两面分别分布反应气体流道和冷却水流道；其特征在于所述双极板两面分别分布的反应气体流道和冷却水流道具有相同的流道底部（６）宽度和流道凸（１）起宽度，反应气体流道底部和冷却水流道底部相对，在相对的反应气体流道底部和冷却水流道底部设有滤膜（２），流道底部（６）设有滤膜处无碳粉和树脂的复合材料，即设滤膜处反应气体流道和冷却水流道之间仅由滤膜（２）相隔离。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：付宇，侯中军，刘常福，明平文，
申请(专利权)人：新源动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]
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