[發(fā)明專(zhuān)利]平板式燃料電池模塊及其流場(chǎng)板

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010174054.1
• 申請(qǐng)日: 2010-05-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102117922A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳祈彰;許桓瑞;張文振;曹芳海
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): H01M8/02
• 分類(lèi)號(hào): H01M8/02;H01M8/10
• 代理公司: 北京律誠(chéng)同業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11006
• 代理人: 陳紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明有關(guān)于一種流場(chǎng)板，特別是有關(guān)于一種設(shè)置在平板式燃料電池模塊中的流場(chǎng)板。

背景技術(shù)

首先請(qǐng)參閱圖1，已知的質(zhì)子交換膜燃料電池(Proton?Exchange?MembraneFuel?Cell，PEMFC)的單電池結(jié)構(gòu)(single?cell)400主要包括一膜電極組410(membrane?electrode?assembly，MEA)、兩個(gè)氣體擴(kuò)散層405、406(gas?diffusionlayer，GDL)以及兩個(gè)流場(chǎng)板401、402(fluid?flow?plate)。所述兩個(gè)流場(chǎng)板401、402的內(nèi)側(cè)表面分別形成有各自獨(dú)立的流道(flow?channel)403、404，可用以進(jìn)行反應(yīng)流體的輸送，所述膜電極組410主要包括一質(zhì)子交換膜409、陽(yáng)極(anode)觸媒層407及陰極(cathode)觸媒層408，其中觸媒層407、408通常具有鉑或鉑合金等成份，以利于燃料電池進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)(electrochemicalreactions)并提供電力輸出。

在一般小型燃料電池的流場(chǎng)板中，其流道與歧道的尺寸通常比大型燃料電池更為細(xì)小，故反應(yīng)流體的流阻相對(duì)提高，如此將會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)流體在流場(chǎng)板上的濃度分布不均勻，進(jìn)而影響燃料電池的效能。有鑒于此，如何改善已知流場(chǎng)板上流道與歧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使反應(yīng)流體可均勻地輸送至流場(chǎng)板上的每個(gè)區(qū)域，進(jìn)而提升燃料電池的整體效能開(kāi)始成為燃料電池小型化的重要課題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種使反應(yīng)流體可均勻地輸送至流場(chǎng)板上的每個(gè)區(qū)域，進(jìn)而提升燃料電池的整體效能的平板式燃料電池模塊及其流場(chǎng)板。

本發(fā)明的一實(shí)施例提供一種流場(chǎng)板，設(shè)置在一燃料電池模塊中，包括至少兩個(gè)流道、一第一歧道以及一第二歧道，其中所述至少兩個(gè)流道分別形成于流場(chǎng)板的相反側(cè)。所述第一、第二歧道形成于流場(chǎng)板內(nèi)部，并且大致平行于流場(chǎng)板的一中心軸方向，其中第一、第二歧道與所述至少兩個(gè)流道相通。反應(yīng)流體自第一歧道進(jìn)入流場(chǎng)板，并經(jīng)過(guò)所述至少兩個(gè)流道后匯入第二歧道，接著由第二歧道排出流場(chǎng)板。

在一實(shí)施例中，所述第一歧道具有兩個(gè)缺口，分別與所述至少兩個(gè)流道相通，其中每一缺口相對(duì)于第一歧道的一截面幾何中心位置所對(duì)應(yīng)的角度介于0°～90°之間。

在一實(shí)施例中，所述第二歧道具有至少兩個(gè)缺口，分別與所述至少兩個(gè)流道相通，且每一缺口相對(duì)于第二歧道的一截面幾何中心位置所對(duì)應(yīng)的角度介于0°～90°之間。

在一實(shí)施例中，所述第一歧道具有四個(gè)缺口，分別與所述至少兩個(gè)流道相通并且對(duì)稱(chēng)于第一歧道，其中每一缺口相對(duì)于第一歧道的一截面幾何中心位置所對(duì)應(yīng)的角度分別介于0°～90°之間。

在一實(shí)施例中，所述流場(chǎng)板還包括兩個(gè)第二歧道，其中第一歧道位于中心軸上，兩個(gè)第二歧道則分別位于第一歧道的相反側(cè)。

在一實(shí)施例中，所述至少兩個(gè)流道以陣列方式配置于流場(chǎng)板的相反側(cè)。

在一實(shí)施例中，所述至少兩個(gè)流道沿流場(chǎng)板的中心軸方向排列。

本發(fā)明一實(shí)施例還提供一種平板式燃料電池模塊，除了具有上述結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)的流場(chǎng)板外，還包括兩個(gè)核心單元以及兩個(gè)密封元件，其中流場(chǎng)板設(shè)置在所述兩個(gè)核心單元之間，且每一個(gè)核心單元包括一膜電極組、兩個(gè)氣體擴(kuò)散層以及多個(gè)集電元件，所述兩個(gè)氣體擴(kuò)散層以及多個(gè)集電元件設(shè)置在膜電極組的兩側(cè)，所述兩個(gè)密封元件則分別設(shè)置在所述兩個(gè)核心單元的外側(cè)，并且分別與所述兩個(gè)核心單元相互連接。

根據(jù)本發(fā)明的平板式燃料電池模塊及其流場(chǎng)板，由于在流場(chǎng)板內(nèi)部設(shè)有第一、第二歧道，此外在流場(chǎng)板兩側(cè)分別形成有至少一個(gè)流道，其中反應(yīng)流體可由流場(chǎng)板的第一端部進(jìn)入第一歧道，并經(jīng)過(guò)所述流道后匯入第二歧道，接著再由流場(chǎng)板的第二端部排出。因?yàn)樗龅谝弧⒌诙绲佬纬捎诹鲌?chǎng)板內(nèi)部，借此能降低流阻，使得反應(yīng)流體能迅速且有效地輸送到流場(chǎng)板的各個(gè)區(qū)域，同時(shí)可避免反應(yīng)流體在流場(chǎng)板內(nèi)的濃度分布不均，進(jìn)而提升燃料電池的整體效能。

附圖說(shuō)明

為使本發(fā)明的上述目的、特征及優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下：

圖1表示已知的質(zhì)子交換膜燃料電池的單電池結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2表示本發(fā)明一實(shí)施例的平板式燃料電池模塊示意圖；

圖3A表示本發(fā)明一實(shí)施例的流場(chǎng)板示意圖；

圖3B表示圖3A中的流場(chǎng)板剖視圖；

圖4A表示本發(fā)明另一實(shí)施例的流場(chǎng)板示意圖；

圖4B表示圖4A中的流場(chǎng)板剖視圖；

圖5A表示本發(fā)明另一實(shí)施例的流場(chǎng)板示意圖；

圖5B表示圖5A中的流場(chǎng)板剖視圖；以及