双极板、燃料电池和燃料电池堆制造技术

本发明专利技术提供了一种双极板、燃料电池和燃料电池堆。双极板包括相对设置的第一极性表面和第二极性表面，第一极性表面与第二极性表面的极性相反，第一极性表面具有第一导流槽和第一缓存部，第一缓存部位于第一极性表面的反应区内。当燃料电池受负载影响出现反应气瞬时供应不足的情况时，处于第一缓存部内的反应气会补充到反应气耗尽区，直接参与供电反应，从而避免反应气耗尽、延长了燃料电池的使用寿命、保证了燃料电池的运行安全。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种双极板、燃料电池和燃料电池堆。双极板包括相对设置的第一极性表面和第二极性表面，第一极性表面与第二极性表面的极性相反，第一极性表面具有第一导流槽和第一缓存部，第一缓存部位于第一极性表面的反应区内。当燃料电池受负载影响出现反应气瞬时供应不足的情况时，处于第一缓存部内的反应气会补充到反应气耗尽区，直接参与供电反应，从而避免反应气耗尽、延长了燃料电池的使用寿命、保证了燃料电池的运行安全。【专利说明】双极板、燃料电池和燃料电池堆
本专利技术涉及燃料电池
，更具体地，涉及一种双极板、燃料电池和燃料电池堆。
技术介绍
燃料电池是一种环境友好、高效、长寿命的发电装置。以质子交换膜燃料电池(PEMFC)为例，反应气从阳极侧进入，氢原子在阳极失去电子变成质子，质子穿过质子交换膜到达阴极，电子同时经由外部回路也到达阴极，在阴极质子、电子与氧气结合生成水。燃料电池采用非燃烧的方式将化学能转化为电能，由于不受卡诺循环的限制其直接发电效率可高达45%。以燃料电池堆为核心发电装置，燃料电池系统集成了电源管理，热管理等模块，具有热、电、水、气统筹管理的特征。燃料电池系统产品从固定式电站到移动式电源，从电动汽车到航天飞船，从军用装备到民用产品，有着广泛的应用空间。如图1所示，在并网逆变、交流逆变输出等场合，由于负载的功率具有一定的频率脉动，因而需要通过功率变换器耦合到燃料电池。功率变换器的电流纹波对燃料电池有一定的影响，功率变换器的高频电流纹波不会对燃料电池的运行安全造成威胁，但是一些低频电流纹波，如工频纹波等会对燃料电池的运行安全造成威胁。当电流处于谷值，会造成反应气余裕和浪费；而当电流峰值处于峰值时，则会造成反应气供应不足，甚至在局部区域形成反应气耗尽区，从而导致燃料电池的膜电极寿命衰减，严重降低了燃料电池的性能和耐久性。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种双极板、燃料电池和燃料电池堆，以解决现有技术中由于负载影响而导致反应气瞬时供应不足的问题。为解决上述技术问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种双极板，包括相对设置的第一极性表面和第二极性表面，第一极性表面与第二极性表面的极性相反，，第一极性表面具有第一导流槽和第一缓存部，第一缓存部位于第一极性表面的反应区内。进一步地，第一缓存部包括第一缓存槽和/或第二缓存槽，第一缓存槽与第一导流槽连通，第二缓存槽与第一导流槽间隔设置。进一步地，第一缓存槽为多个，多个第一缓存槽沿第一导流槽的导流方向设置在第一导流槽的至少一侧和/或设置在第一导流槽的槽底，并与第一导流槽连通。进一步地，第一导流槽为多个，相邻两个第一导流槽之间形成间隔区域，第二缓存槽为多个，多个第二缓存槽设置在间隔区域内和/或设置在间隔区域外。进一步地，第二缓存槽为多个，多个第二缓存槽设置在第一极性表面的反应区的边缘处。进一步地，第二极性表面具有第二导流槽和第二缓存部，第二缓存部位于第二极性表面的反应区内，第二缓存部包括第三缓存槽和/或第四缓存槽，第三缓存槽与第二导流槽连通，第四缓存槽与第二导流槽间隔设置。进一步地，第一缓存部与第二缓存部沿双极板的中心平面对称设置。进一步地，双极板包括对应设置的阳极板和阴极板，第一极性表面位于阳极板上，第二极性表面位于阴极板上。进一步地，阳极板和/或阴极板相向设置的表面上设置有冷却液导流槽。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种燃料电池，包括两个双极板和膜电极，膜电极夹持在两个双极板之间，双极板是上述的双极板。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种燃料电池堆，包括多个双极板和多个膜电极，相邻两个双极板之间分别夹持有多个膜电极中的一个膜电极，双极板是上述的双极板。本专利技术中的双极板包括相对设置且极性相反的第一极性表面和第二极性表面，第一极性表面具有第一导流槽和第一缓存部，第一缓存部位于第一极性表面的反应区内。当燃料电池受负载影响出现反应气瞬时供应不足的情况时，处于第一缓存部内的反应气会补充到反应气耗尽区，直接参与供电反应，从而避免反应气耗尽、延长了燃料电池的使用寿命、保证了燃料电池的运行安全。【专利附图】【附图说明】构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中:图1示意性示出了现有技术中的燃料电池功率变换器的电流波纹示意图；图2示意性示出了本专利技术中的燃料电池堆的结构示意图；图3示意性示出了本专利技术中的第一个实施例中的双极板的结构示意图；图4示意性示出了本专利技术中的第二个实施例中的双极板的结构示意图；图5示意性示出了本专利技术中的第三个实施例中的双极板的结构示意图；图6示意性示出了本专利技术中的第四个实施例中的双极板的结构示意图；图7示意性示出了本专利技术中的第五个实施例中的双极板的结构示意图；以及图8示意性示出了本专利技术中的第六个实施例中的双极板的结构示意图。图中附图标记:10、第一极性表面；20、第一导流槽；30、第一缓存槽；40、第二缓存槽；50、阳极板；60、阴极板；70、双极板；71、第一气体进口 ；72、第一气体出口 ；73、第二气体进口 ；74、第二气体出口 ；75、冷却液进口 ；76、冷却液出口 ；80、膜电极。【具体实施方式】以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。作为本专利技术的第一个方面，提供了一种双极板。如图2至图8所示，双极板包括相对设置的第一极性表面10和第二极性表面,第一极性表面10与第二极性表面的极性相反，第一极性表面10具有第一导流槽20和第一缓存部，第一缓存部位于第一极性表面10的反应区内。当燃料电池受负载影响出现反应气瞬时供应不足的情况时，处于第一缓存部内的反应气会补充到反应气耗尽区，直接参与供电反应，从而避免反应气耗尽、延长了燃料电池的使用寿命、保证了燃料电池的运行安全。优选地，反应气包括燃料气体和氧还原气体。进一步地，燃料气体为氢气，氧还原气体为氧气或空气。优选地，第一缓存部包括第一缓存槽30和/或第二缓存槽40，第一缓存槽30与第一导流槽20连通，第二缓存槽40与第一导流槽20间隔设置(请参考图3至图8)。由于第一缓存槽30与第一导流槽20连通，因而当反应气在第一导流槽20内流动时，会续存在第一缓存槽30内，从而在第一导流槽20内的反应气用尽时，及时补充、参加供电反应，进而解决了供电不足的问题。由于反应气为气体，因而即使第二缓存槽40与第一导流槽20间隔设置，反应气会充满整个反应区、续存在第二缓存槽40内，当第一导流槽20内反应气用尽时，第二缓存槽40内的反应气会及时补充到反应气耗尽区，从而保证反应正常进行，进而保证燃料电池正常运行、提高了燃料电池的使用可靠性。优选地，如图3和图4所示，第一缓存槽30为多个，多个第一缓存槽30沿第一导流槽20的导流方向设置在第一导流槽20的至少一侧和/或设置在第一导流槽20的槽底并与第一导流槽20连通。由于设置有多个第一缓存槽30，因而扩大了双极板的反应气存储空间，当反应气供应不足时，可以有足够的存储反应气补充进行反应，从而保证燃料电池正常运行。由于多个第一缓存槽30沿第一导流槽20的导流方向设置，因而当某一区域出现反应气耗尽的情况时，缓存反应气可以以最快的速度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双极板，包括相对设置的第一极性表面（10）和第二极性表面，所述第一极性表面（10）与所述第二极性表面的极性相反，其特征在于，所述第一极性表面（10）具有第一导流槽（20）和第一缓存部，所述第一缓存部位于所述第一极性表面（10）的反应区内。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：殷聪，汤浩，高建龙，陶诗涌，张伟明，高玉，练勇，
申请(专利权)人：中国东方电气集团有限公司，
类型：发明
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