【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于燃料电池，具体涉及一种适用于气冷技术的燃料电池双极板。
技术介绍
1、燃料电池是一种将燃料(如氢气)和氧化剂(如空气中的氧气)中的化学能直接转化成电能的发电装置。由于其是电化学反应，无燃烧放热，不受“卡诺循环”限制，因此能量转换效率高出普通热机很多。除此之外，燃料电池还具有无污染、噪声低、可靠性高等优点，在交通运输、固定发电以及便携式发电等领域具有十分广阔的市场前景。
2、燃料电池电堆由多个单体电池叠加构成。单体电池包含阴极板、阳极板和膜电极。阳极流场通入氢气作为燃料，阴极流场通入空气作为氧化剂，在负载连通下，氢气和氧气发生反应，产生电能。燃料电池的能量转化效率为50％左右，其余能量以热能形式散失，而温度是影响电池性能的关键条件之一，若热量无法及时散失会降低电池的使用寿命。因此燃料电池运行时，需要冷却介质带走反应产生的热量。
3、燃料电池常规的冷却方式有液冷(水冷、油冷)型和气冷(风冷、空冷)型。水冷电堆即在各单电池之间为水冷流场板，通过循环水使电堆降温，这种方式不仅使电池堆结构复杂化，还需增设运行设备如循环水泵和冷却风扇，消耗能量大。空冷电堆通过冷却空气流经电堆内部起到降温效果，目前，空冷电堆冷却有两种，其一为阴极开放式空气冷却法，这是最为常用的空冷方法，阴极流道既为反应气体通道，同时也是冷却流道，阴极空气冷却电堆的结构简单，但是电池的控制很复杂，操作不便，由于空气热容远远低于水的热容，所以得需要高达50甚至100倍化学计量比的空气流量才能将电堆热量带出，如专利cn208336384u、c
4、实际操作中，由于空气热容远远低于水的热容，所以得需要高达50甚至100倍化学计量比的空气流量才能将电堆热量带出。空冷电堆单靠冷空气流动冷却有其局限性，散热空间有限，散热面积小，导致散热所需时间长，散热不均等问题，影响电堆性能。
技术实现思路
1、针对常用气冷质子交换膜燃料电池空气冷却通道(流场)为直通通道，在实际使用中存在的风量大、流速快，导致膜干、膜阻增大，散热效果不佳等问题，本专利技术提出增大迎风散热面同时保护膜电极不被直接风吹的方法，提高散热效果的同时提高膜电极的性能和稳定性。
2、为了实现上述目的，本专利技术通过如下技术方案实现：
3、一种用于气冷质子交换膜燃料电池的金属双极板，所述双极板包括带有氢气流场的阳极板和带有空气流场的阴极板；所述阴极板由薄金属板冲压形成若干支撑体及开孔，所述支撑体包括支撑立面和支撑平面，形成桥墩式结构；所述支撑平面与阳极板接触，所述开孔为参加电化学反应的空气通道；所述阴极板与阳极板之间形成空气冷却通道。
4、支撑体要承受电堆自紧力同时起到电子导电作用，其表面要经过导电防腐蚀处理。
5、基于以上技术方案，优选的，所述薄金属阴极板上冲压成支撑体的支撑立面处于迎风位置，可以提高冷却空气与冷却阴极板的有效接触面积，提高冷却效果；参加电化学反应的空气通道的开孔处于背风位置，可以避免空气直接吹干膜电极上。
6、基于以上技术方案，优选的，所述薄金属阴极板支撑立面的高度0.3-3mm，开孔率为25-75％，开孔率为阴极板经过冲压后，在板面上留下所有开孔面积的总和与阴极板总面积的百分比；立面高度决定了双极板的厚度，太小，通风阻力变大，能耗过高，也起不到冷却目的；太大，占用空间大，笨重，体积比功率变低。阴极板原板厚度为0.03-2mm，根据具体冲压情况进行选择。
7、基于以上技术方案，优选的，所述薄金属阴极板支撑体的排布可以为交错式或阵列式。
8、基于以上技术方案，优选的，所述阴极板的材质包括不锈钢、钛、钛合金、铝、铝合金、镍、镍合金或铜。
9、基于以上技术方案，优选的，阳极板的氢气流场为阳极板表面贴合的柔性石墨流场、导电导气金属网或由阳极板冲压制成。
10、本专利技术还提供一种气冷质子交换膜燃料电池单电池，包括膜电极、双极板，相邻的两块金属双极板中间封装膜电极，所述双极板为上述的金属双极板。
11、本专利技术还提供一种气冷质子交换膜燃料电池，包括电堆、导流罩和风扇，所述电堆由若干上述单电池串联构成。
12、本专利技术的有益效果为：
13、1.本专利技术阴极板将传统的瓦楞板、波纹板型直通式冷却风道改造为桥墩式结构的支撑体，支撑体立面直接成为迎风面，增大了有效散热面积，提高了有效散热效率；
14、2.支撑体立面直接成为迎风面的同时，阴极板上的开孔成为参与电化学反应空气通道，露出的膜电极外的扩散层处于背风面，避免了冷却空气直接吹到上面，提高了膜电极稳定性能；
15、3.双极板只由双片薄金属板组成，重量轻，电堆重量比功率大；
16、4.双极板结构简单，易于加工，降低了生产成本，适合于大规模推广使用。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种用于气冷质子交换膜燃料电池的金属双极板，其特征在于：所述双极板包括带有氢气流场的阳极板和带有空气流场的阴极板；
2.根据权利要求1所述的一种用于气冷质子交换膜燃料电池的金属双极板，其特征在于：所述支撑立面处于迎风位置，开孔处于背风位置。
3.根据权利要求1所述的一种用于气冷质子交换膜燃料电池的金属双极板，其特征在于：所述支撑立面的高度0.3-3mm；若干个开孔面积的总和为阴极板总面积25-75％。
4.根据权利要求1所述的一种用于气冷质子交换膜燃料电池的金属双极板，其特征在于：所述阴极板上支撑体的排布方式为交错式或阵列式。
5.根据权利要求1所述的一种用于气冷质子交换膜燃料电池的金属双极板，其特征在于：所述阴极板的材质包括不锈钢、钛、钛合金、铝、铝合金、镍、镍合金或铜。
6.根据权利要求1所述的一种用于气冷质子交换膜燃料电池的金属双极板，其特征在于：阳极板的氢气流场为阳极板表面贴合的柔性石墨流场、导电导气金属网或由阳极板冲压制成。
7.一种气冷质子交换膜燃料电池单电池，包括膜电极、双极板，相邻的两块金
8.一种气冷质子交换膜燃料电池，其特征在于，包括电堆、导流罩和风扇，所述电堆由若干权利要求7所述单电池串联构成。
...【技术特征摘要】
1.一种用于气冷质子交换膜燃料电池的金属双极板，其特征在于：所述双极板包括带有氢气流场的阳极板和带有空气流场的阴极板；
2.根据权利要求1所述的一种用于气冷质子交换膜燃料电池的金属双极板，其特征在于：所述支撑立面处于迎风位置，开孔处于背风位置。
3.根据权利要求1所述的一种用于气冷质子交换膜燃料电池的金属双极板，其特征在于：所述支撑立面的高度0.3-3mm；若干个开孔面积的总和为阴极板总面积25-75％。
4.根据权利要求1所述的一种用于气冷质子交换膜燃料电池的金属双极板，其特征在于：所述阴极板上支撑体的排布方式为交错式或阵列式。
5.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：李吉畅，周彦辰，王锋，
申请(专利权)人：大连华氢动力有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。