[發(fā)明專利]有利于改善流體分配的質(zhì)子交換膜燃料電池金屬雙極板

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110236288.9
• 申請(qǐng)日: 2011-08-17
• 公開（公告）號(hào): CN102306805A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 付宇;竇永香;徐乃濤;王紅梅;徐洪峰;侯中軍;明平文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 新源動(dòng)力股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/86
• 分類號(hào): H01M4/86
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 高永德

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及質(zhì)子交換膜燃料電池金屬雙極板。

背景技術(shù)

質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)以其高效、節(jié)能、環(huán)保、安全等特性得到了廣泛關(guān)注，被認(rèn)為是替代內(nèi)燃機(jī)的首選動(dòng)力系統(tǒng)。雙極板是PEMFC的關(guān)鍵組件，它不但顯著影響PEMFC的性能，而且占據(jù)了電堆重量的70％-80％和成本的45％以上。因此，開發(fā)易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)的輕型、薄型雙極板對(duì)于提高電堆比功率，降低生產(chǎn)成本，進(jìn)而推動(dòng)PEMFC商業(yè)化具有重要意義。

當(dāng)前制備雙極板的材料主要包括石墨、金屬和復(fù)合材料等。石墨雙極板電導(dǎo)率高、與氣體擴(kuò)散層之間的接觸電阻低、耐腐蝕，是較好的雙極板材料。但是石墨板較脆因而加工費(fèi)用高，同時(shí)其氣密性較差，為防止?jié)B透，厚度必須較大。這給電堆組裝帶來(lái)了困難，大大降低了電池堆的質(zhì)量比功率和體積比功率。復(fù)合材料雙極板成本低、很容易實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)，但是其接觸電阻大，生產(chǎn)時(shí)很難脫模，因而使用率也不高。因此，金屬材料以其固有的高電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率、耐高溫、氣密性好、高強(qiáng)度、容易加工等優(yōu)點(diǎn)，引起了很多PEMFC研究者的重視。

流場(chǎng)是在雙極板上加工的各種形狀的溝槽，為反應(yīng)劑及生成產(chǎn)物提供進(jìn)出通道，是燃料電池設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素。因此，設(shè)計(jì)合理的金屬雙極板及其流場(chǎng)既可以降低雙極板的質(zhì)量和厚度，提高PEMFC電堆的質(zhì)量比功率和重量比功率，還可以均勻分配電池所需燃料和氧化劑，保證電流密度均勻分配，同時(shí)將電池生成的水及尾氣順利排出，提高PEMFC電池堆性能。

現(xiàn)有技術(shù)中，專利CN?101133506A公開了一種兩端帶有分配頭中間是波浪形流場(chǎng)的金屬雙極板，其不足之處是：難以保證氣體在各個(gè)流道的均勻分配，同時(shí)也難以實(shí)現(xiàn)電堆組裝時(shí)的精確定位。

專利CN?101420037A公開了一種金屬雙極板板型，其陰極流場(chǎng)為一分三的直流場(chǎng)，陽(yáng)極流場(chǎng)為一分二的蛇形流場(chǎng)，其優(yōu)勢(shì)為：雙層結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)反應(yīng)氣體與冷劑的走通，且氣體進(jìn)出口壓差大；但其不足之處是：蛇形流場(chǎng)結(jié)構(gòu)使得氣體阻力大多消耗在拐角處，不利于反應(yīng)生成水和氣體尾氣的排除，另外水流場(chǎng)進(jìn)出口相對(duì)較小，水阻較大，不利于雙極板換熱。

申請(qǐng)?zhí)枮?01010561291.3的專利公開了一種質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板分配頭，分配頭由導(dǎo)流區(qū)和分配柵欄兩部分組成，導(dǎo)流區(qū)底平板上按規(guī)律布設(shè)多排導(dǎo)流島，分配柵欄位于導(dǎo)流區(qū)和極板流道區(qū)結(jié)合處，分配柵欄是一排均布的導(dǎo)流島。其不足是分配頭只限于氣體流場(chǎng)，沒(méi)有改變冷劑流體分配流場(chǎng)。

發(fā)明內(nèi)容