【技术实现步骤摘要】
本技术涉及燃料电池，特别涉及一种小功率液冷燃料电池的双极板。
技术介绍
1、燃料电池是一种非燃烧过程的电化学能转换装置，将氢气和氧气的化学能连续不断地转换为电能。近年来，氢燃料电池技术研究集中在电堆、双极板、控制技术等方面。温度对燃料电池的热管理影响比较大，工作状态下，燃料电池对工作温度区间有一定要求。那一定要采取相应的散热措施来保证电池的工作温度，目前最普及的方案是风冷和液冷。
2、双极板主要作用为支撑mea、提供氢气、氧气和冷却液流体通道并分隔氢气和氧气、收集电子、传导热量。mea主要由质子交换膜、催化剂层、气体扩散层等部件组成，常规厚度0.4～0.5mm，没有足够的自支撑刚度和强度。而与之相对bpp通常是由刚性材料制成，零件的抗压强度高于mea，可以起到支撑mea的作用。通过设计与加工的流道，可将流体均匀分配到电极的反应层进行电化学反应。双极板表面有使反应气体均匀分布的通道，称为流场，确保反应介质在整个电极各处均匀分布。将燃料(氢气)和氧化剂(氧气)输送到电堆的mea，使得氢气和氧气在电极发生反应，产生电能双极板的公用管道还担任配送作用，将氢气和氧气均匀输送到电堆的每个单电池，使他们能够充分反应。分隔氢氧，阻止互相混合。双极板需要阻隔气体，流体腔之间通常无孔结构。收集、传导电流。双极板需要是电的良导体，避免大功率燃料电池运行时电阻过大，产生过量的废热。传导热量。双极板需要是热的良导体，以确保电池在工作时温度分布均匀，使电池的废热顺利排出。
3、双极板的设计首先应基于燃料电池电堆的实际使用如耐久性等，
4、流场的形状有直流场、交趾流场、单蛇形流场、多蛇形流场，仿生流场和三维流场等。其中所接触到的多以多蛇形流场为基础进行设计改进。流场的沟槽面积与总面积之间的比值为开孔率。考虑到双极板与其他部件之间的接触电阻，开孔率宜为40～75％。流场的压降一般为千帕级。考虑阳极采用压差排水，背压一般为20～80kpa。
5、燃料电池技术是氢能发展的重中之重，从零部件生产到系统的自主研发，再到乘用车、商用车的整合，燃料电池技术的发展之路坎坷艰难但仍旧有所突破。随着技术的发展，未来燃料电池发展空间将有望超越锂电。
6、由于全球性能源紧缺问题日趋突出以及环境保护和可持续发展的迫切要求，燃料电池因其突出的优越性得到了蓬勃的发展。目前，洁净电站、便携式电源即将进入商业化阶段，燃料电池的应用进入实验阶段。
7、低碳减排是国家能源战略转变的发展路径之一，现在我国已经从自行车大国在逐渐向电动车大国发展，而氢能拥有零排放、无污染的优势，例如氢能自行车在行驶的时候排放的只有水，既能满足环保方面的要求，还能保证城市里的快速通勤需求，可谓是一举两得。
8、从使用需求来看，在自行车上搭载氢能作为动力源首先要保证氢燃料电池满足自行车的功率需求，具有一定的动力性；其次在空间布置上要尽可能体积小，提高载具的空间利用率；最后要保证氢燃料电池质量要小，从而不至于使得自行车的整备质量过大，导致能量利用率低。因此在氢能自行车领域，小功率液冷燃料电池是最佳使用设备。
9、但现有的多数液冷燃料电池的双极板一般适用于高功率、大尺寸电堆上的应用，加之一般用以小功率电堆是风冷的，不需要冷却液流经电堆所以设计上其双极板是没有冷却液流道的。导致小功率液冷散热燃料电池堆缺少双极板的可选择性。
10、石墨双极板的制造主要可分为数控机械加工和模压两种类型，另外少量采用注塑成型。其中模压是将混合粉料加入预热好的模具，固化后得到双极板，因其适合大批量生产，易于降低制造成本，目前应用广泛。近年来，以柔性膨胀石墨板为代表的产品因其较为卓越的性能，也得到了广泛的关注。金属双极板采用冲压、液压、辊压成型等方式生产，生产效率高，但需要解决流道加工和耐腐蚀镀层等问题。
11、流场结构决定氢气、氧气和水在流场内的流动状态。对于大面积燃料电池，流场的作用显得尤为重要，mea活性区面积放大过程中流场设计不合理往往是导致电池性能下降的主要原因。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本技术提供一种小功率液冷燃料电池的双极板，水冷堆是在各种外围设备的加持下达到极高的功率密度，能够实现小体积高总功率，更加适用装配于自行车等小体积、小质量的载具上。
2、双极板的设计首先应基于燃料电池电堆的实际使用如耐久性等，确定电堆双极板材料的使用类型。金属板相对更薄，体积功率密度更高，但耐久性相对差，更适用于乘用车。而石墨板耐久性更高，可应用于具有更大布置空间的商用车。双极板的厚度、流道深度、宽度、倾角和总体长度、脊的宽度以及流场形状、压降，是双极板设计的重点和难点。
3、本技术包含空气流道、冷却液流道二合一的单空水板和氢气流道的单氢光板组成单电池的双极板。采用自主研发的整体布置策略将液冷散热的燃料电池堆和辅助子系统的零部件以及电控系统集成在体积比较小的台架上。这种方案来保证在氢气、空气、冷却液流经流道时能够保证均匀分配到极板的各个区域充分参与反应；同时在经过流道分配后这些流体的压降要保证在一定范围内；以及要预留大约0.5mm深度的凹槽与密封圈配合在预封装力作用下保证电堆的密封性不至于泄露氢气造成危险状态，影响电堆性能及效率。
4、根据燃料电池系统运行的实际工况通过储氢瓶中释放出的氢气以及空滤器进入的空气来到电堆内部流道通过膜电极实现电化学反应产生电能对外做功。并且生成的水在专门的预留流道内不至于堵塞气体正常通过而影响电堆的发电性能及效率。排水管路与液冷热管理系统相联系，不会影响系统内的正常运作。
5、为了实现上述目的，本技术技术方案如下：
6、本技术提供一种小功率液冷燃料电池的双极板，该双极板上设有公共管道区、分配区、流场区、密封区；
7、所述公共管道区包括氢进口、空进口、水进口、氢出口、空出口、水出口；
8、所述流场区包括空气路流场、冷却液流场、氢气路流场；
9、所述分配区是由公用管道区进入流场区的过渡区域；
10、所述流场区置于密封区内，用于防止氢气、空气、冷却液泄漏；
11、所述公共管道区置于密封区两侧。
12、优选的，所述小功率液冷燃料电池的双极板包括相互叠加的空水板与氢光板；所述空水板上设有空气路流场和冷却液流场；所述氢光板上设有氢气路流场。
13、优选的，所述空出口、水出口、氢进口置于双极板一侧，所述氢出口、水进口、空进口置于双极板另一侧；
14、优选的，所述密封区开设有密封凹槽，该密封凹槽内设有密封圈。
15、优选的，所述密封凹槽的深度为0.5mm。
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1.一种小功率液冷燃料电池的双极板，其特征在于，该双极板上设有公共管道区、分配区、流场区、密封区；
2.根据权利要求1所述的小功率液冷燃料电池的双极板，其特征在于，所述小功率液冷燃料电池的双极板包括相互叠加的空水板与氢光板；所述空水板上设有空气路流场和冷却液流场；所述氢光板上设有氢气路流场。
3.根据权利要求1所述的小功率液冷燃料电池的双极板，其特征在于，所述空出口、水出口、氢进口置于双极板一侧，所述氢出口、水进口、空进口置于双极板另一侧。
4.根据权利要求1所述的小功率液冷燃料电池的双极板，其特征在于，所述密封区开设有密封凹槽，该密封凹槽内设有密封圈。
5.根据权利要求4所述的小功率液冷燃料电池的双极板，其特征在于，所述密封凹槽的深度为0.5mm。
6.根据权利要求2所述的小功率液冷燃料电池的双极板，其特征在于，所述空气路流场、冷却液流场、氢气路流场由上至下依次设置。
7.根据权利要求3所述的小功率液冷燃料电池的双极板，其特征在于，所述空出口、水出口、氢进口并排设置，所述氢出口、水进口、空进口并排设置，所述
...【技术特征摘要】
1.一种小功率液冷燃料电池的双极板，其特征在于，该双极板上设有公共管道区、分配区、流场区、密封区；
2.根据权利要求1所述的小功率液冷燃料电池的双极板，其特征在于，所述小功率液冷燃料电池的双极板包括相互叠加的空水板与氢光板；所述空水板上设有空气路流场和冷却液流场；所述氢光板上设有氢气路流场。
3.根据权利要求1所述的小功率液冷燃料电池的双极板，其特征在于，所述空出口、水出口、氢进口置于双极板一侧，所述氢出口、水进口、空进口置于双极板另一侧。
4.根据权利要求1所述的小功率液冷燃料电池的...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨海棠，李碧，冯之炘，韦瑜宏，
申请(专利权)人：广东蓝轩氢能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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