[發明專利]一種燃料電池網狀支撐雙極板及其組成的電堆

有效

• 申請號: 201310048205.2
• 申請日: 2013-02-07
• 公開（公告）號: CN103985886A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 高勇
• 申請（專利權）人: 上海恒勁動力科技有限公司
• 主分類號: H01M8/02
• 分類號: H01M8/02;H01M8/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于燃料電池技術領域，具體地說是一種燃料電池網狀支撐雙極板及其組成的電堆。

背景技術

燃料電池是一種將氫和氧的化學能通過電極反應直接轉換成電能的裝置。燃料電池通常由多個電池單元構成，每個電池單元包括兩個電極（陽極和陰極）,?該兩個電極被電解質元件隔開，并且彼此串聯地組裝，形成燃料電池堆。通過給每個電極供給適當的反應物，即給一個電極供給燃料而另一個供給氧化劑，實現電化學反應，從而在電極之間形成電位差，并且因此產生電能。

為了給每個電極供給反應物，使用通常稱為“雙極板”并且設置在每個單個電池的兩側的特定界面元件。這些雙極板通常是鄰近陽極或陰極支撐體放置的單個元件的形式。雙極板是燃料電池組的重要元件。燃料電池堆在運行過程中，雙極板執行如下功能以維持燃料電池堆的最佳工作狀態以及使用壽命：（1）電池導電體，極板兩側分別形成陰極陽極，將一個個電池單元串聯以組成燃料電池堆；（2）通過流道向電極提供反應氣（傳質）；（3）協調水與熱的管理，防止冷卻介質及反應氣體外漏；（4）向膜電極組件（MEA）提供結構強度支持。

雙極板上一般設有三進三出孔，六個孔均通過進、出流體流道與雙極板中間反應區域的氣體流道連通，氣體進入電堆后由進、出流體流道引導進入流體在MEA表面發生反應。MEA是將電極熱壓在質子交換膜上，催化劑嵌入在他們之間組成，膜的厚度小于0.1mm，常用的辦法是在膜的兩側粘接0.1mm左右的加強材料。一般極板表面上的流體進出口流道寬度較寬，因此膜在進出口流道處無支撐，受極板上密封墊的回彈力作用，流道進出口處的膜容易產生塌陷，，造成進出氣流道堵塞，增加壓降，通氣量不夠等，殃及MEA和電堆，引發電堆產生故障。

發明內容

為了解決上述問題，本發明設計一種MEA外框表面不會塌陷且流道進出口不堵塞的燃料電池支撐雙極板。

一種燃料電池網狀支撐雙極板，所述雙極板包括陰極板（1）和陽極板（2），其特征在于，所述雙極板分為反應區域（4）和非反應區域（3），所述雙極板上的非反應區域設有上下貫通的燃料進出孔、氧化劑進出孔和冷卻劑進出孔，所述雙極板上的反應區域（4）設有氣體流道，所述陽極板上的燃料進出孔通過流道（8）連接反應區域并與氣體流道連通，所述陰極板上的氧化劑進出孔通過流道連接反應區域并與氣體流道連通，所述流道內設有填充塊（9），所述填充塊與流道等寬等長，所述填充塊高度不小于流道深度。

所述流道寬度小于所述燃料進出孔或氧化劑進出孔直徑，大于所述反應區域氣體流道道寬。

所述流道深度不小于所述反應區域氣體流道深度。

所述填充塊（9）采用多孔材料，包括但不限于泡沫鎳、泡沫鋁或者泡沫塑料。

所述填充塊與所述流道粘貼或鑲嵌連接。

所述陰極板和陽極板為一體化設計或分開設計后粘合在一起。

一種燃料電池網狀支撐雙極板組成的電堆，其特征在于，兩片所述雙極板之間設有一層MEA組件構成一組燃料電池單元，所述MEA和雙極板之間夾設一層GDL，多個所述燃料電池單元構成一個燃料電池電堆。

????????本發明優點在于，采用多孔透氣材料作為填充塊，在不影響氣體進入流道反應的流量和流速的同時，在氣體進出口與反應區之間的進出氣流道區域給MEA外框提供強度支持，使得MEA外框兩面受力均衡，不會發生因MEA外框塌陷使進、出氣處流道堵塞，影響氣體流量及壓降，導致輸出電壓下降，最終有可能導致MEA損壞。

附圖說明

圖1為本發明的極板示意圖

圖2為本發明的極板平面示意圖

圖3為圖2中的A-A剖視圖

圖4為本發明的燃料電池單元結構圖

參見圖1，1為陰極板，2為陽極板，3為非反應區域，4為反應區域，5-1為燃料進孔，5-2為燃料出孔，6-1為氧化劑進孔，6-2為氧化劑出孔，7-1為冷卻劑進孔，7-2為冷卻劑出孔，8為流道，9為填充塊；

參見圖4，1為陰極板，2為陽極板，10為MEA，11為GDL。

具體實施方式

以下結合附圖，對本發明做進一步說明。