[發明專利]有利于改善流體分配的質子交換膜燃料電池金屬雙極板

有效

• 申請號: 201110236288.9
• 申請日: 2011-08-17
• 公開（公告）號: CN102306805A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發明（設計）人: 付宇;竇永香;徐乃濤;王紅梅;徐洪峰;侯中軍;明平文
• 申請（專利權）人: 新源動力股份有限公司
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 高永德

1.有利于改善流體分配的質子交換膜燃料電池金屬雙極板，由金屬薄板沖壓成型的陰、陽極單極板對應連接構成，陰、陽極單極板上設有包括兩側的空氣腔公用管道(01、01′、1、1′)、氫氣腔公用管道(03、03′、3、3′)、冷卻腔公用管道(02、02′、2、2′)、中部的陰、陽極流場流道和密封線(08、8、012、12)，陰、陽極流場流道由陰、陽極板中間直流場流道(06、6)、與直流場流道兩端相通的陰陽極板的空氣和氫氣分配流道(05、5)和與分配流道連通的陰陽極板空氣和氫氣進出口流道(04、04′、4、4′)組成，空氣和氫氣進出口流道(04、04′、4、4′)分別與陰、陽極單極板兩側的空氣腔公用管道(01、01′、1、1′)和氫氣腔公用管道(03、03′、3、3′)連通，空氣腔公用管道進口(01)經過陰極板空氣進口流道(04)、進口側陰極板空氣分配流道(05)、陰極板中間直流道(06)、出口側陰極板空氣分配流道(05)和陰極板空氣出口流道(04′)與陰極板空氣出口共用管道(01′)相通，氫氣腔公用管道進口(3)經過陽極板氫氣進口流道(4)、進口側陽極板氫氣分配流道(5)、陽極板中間直流道(6)、出口側陽極板氫氣分配流道(5)和陽極板氫氣出口流道(4′)與陽極板氫氣出口共用管道(1′)相通；中間直流場流道(06、6)由平行的凸起和溝槽組成，空氣和氫氣分配流道(05、5)由按規律排布的分別向陰、陽極單極板正面凸起的導流島(13)構成，導流島(13)形狀相同，呈縱列方向排布，導流島(13)縱列方向與雙極板橫向水平線之間的夾角為30-60°，導流島(13)之間間距1-3mm；密封線(08、8、012、12)沿陰、陽極單極板周邊及空氣腔公用管道(01、01′、1、1′)、氫氣腔公用管道(03、03′、3、3′)和冷卻腔公用管道(02、02′、2、2′)周邊布置，其特征在于：所述陰、陽極單極板進口側與出口側為不對稱結構，所述不對稱結構包括：陰、陽極單極板進口側從中間直流場流道進口端起至進口側端部的兩側邊比中間直流場流道的兩側邊寬5-10mm，出口側陰、陽極單極板的相對應的一側邊從中間直流場流道出口端起至出口側的端部比中間直流場流道側邊寬5-10mm，空氣腔公用管道(01、01′、1、1′)和氫氣腔公用管道(03、03′、3、3′)進口的面積比出口的面積大0.1-0.5倍；所述陰、陽極單極板空氣腔公用管道(01、01′、1、1′)和氫氣腔公用管道(03、03′、3、3′)的與空氣和氫氣進出口流道(04、04′、4、4′)相連的邊為斜邊，斜邊與與雙極板橫向水平線之間的夾角為30～60°；所述空氣和氫氣分配流道(05、5)還包括分別向陰、陽極單極板反面凸起的支撐點(14)，支撐點(14)形狀相同，支撐點(14)位于導流島(13)縱列的列與列之間，支撐點(14)之間的間距沿氣流方向的間距1-3mm，垂直于氣流方向間距1-6mm，雙極板的陰極單極板上的支撐點(14)的上平面與相對的陽極單極板的平板互相支撐，形成冷卻腔分配流道，冷卻腔分配流道通過冷卻腔進出口流道與冷卻腔公用管道(02、02′、2、2′)聯通。

2.根據權利要求1所述的有利于改善流體分配的質子交換膜燃料電池金屬雙極板，其特征在于所述陰、陽極單極板的中間直流場流道(06、6)與空氣和氫氣分配流道(05、5)高度不同，中間直流場流道(06、6)高度為0.3-0.5mm，分配流道(05、5)高度為0.4-0.7mm，流道高度是指凸起頂端到凹槽底的高度，中間直流場流道(06、6)比空氣和氫氣分配流道(05、5)低0.1-0.2mm，空氣和氫氣分配流道的導流島(13)的上平面與中間直流場流道凸起的上平面處于同一個平面上，空氣和氫氣分配流道支撐點(14)的下平面與中間直流場流道溝槽的下平面不在同一個平面上，支撐點的下平面比中間直流場流道溝槽的下平面低0.1-0.2mm。

3.根據權利要求1所述的有利于改善流體分配的質子交換膜燃料電池金屬雙極板，其特征在于所述導流島(13)的形狀是長方形、方形、圓形、橢圓形、梯形、三角形和梭形中的一種，所述形狀中長寬不相等形狀的導流島的長度方向與氣流方向一致排列。

4.根據權利要求3本發明所述的有利于改善流體分配的質子交換膜燃料電池金屬雙極板，其特征在于所述導流島(13)形狀的底平面的最長兩點間的長度為2.0-4.0mm，最寬兩點間的寬度為0.8-1.5mm，高度為0.2-0.4mm。