[發明專利]雙極板、燃料電池和燃料電池堆

有效

• 申請號: 201310377513.X
• 申請日: 2013-08-26
• 公開（公告）號: CN103441289A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 殷聰;湯浩;高建龍;陶詩涌;張偉明;高玉;練勇
• 申請（專利權）人: 中國東方電氣集團有限公司
• 主分類號: H01M8/02
• 分類號: H01M8/02;H01M4/86;H01M8/10
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;張永明

技術領域

本發明涉及燃料電池技術領域，更具體地，涉及一種雙極板、燃料電池和燃料電池堆。

背景技術

燃料電池是一種環境友好、高效、長壽命的發電裝置。以質子交換膜燃料電池（PEMFC）為例，反應氣從陽極側進入，氫原子在陽極失去電子變成質子，質子穿過質子交換膜到達陰極，電子同時經由外部回路也到達陰極，在陰極質子、電子與氧氣結合生成水。燃料電池采用非燃燒的方式將化學能轉化為電能，由于不受卡諾循環的限制其直接發電效率可高達45%。以燃料電池堆為核心發電裝置，燃料電池系統集成了電源管理，熱管理等模塊，具有熱、電、水、氣統籌管理的特征。燃料電池系統產品從固定式電站到移動式電源，從電動汽車到航天飛船，從軍用裝備到民用產品，有著廣泛的應用空間。

如圖1所示，在并網逆變、交流逆變輸出等場合，由于負載的功率具有一定的頻率脈動，因而需要通過功率變換器耦合到燃料電池。功率變換器的電流紋波對燃料電池有一定的影響，功率變換器的高頻電流紋波不會對燃料電池的運行安全造成威脅，但是一些低頻電流紋波，如工頻紋波等會對燃料電池的運行安全造成威脅。當電流處于谷值，會造成反應氣余裕和浪費；而當電流峰值處于峰值時，則會造成反應氣供應不足，甚至在局部區域形成反應氣耗盡區，從而導致燃料電池的膜電極壽命衰減，嚴重降低了燃料電池的性能和耐久性。

發明內容

本發明旨在提供一種雙極板、燃料電池和燃料電池堆，以解決現有技術中由于負載影響而導致反應氣瞬時供應不足的問題。

為解決上述技術問題，根據本發明的一個方面，提供了一種雙極板，包括相對設置的第一極性表面和第二極性表面，第一極性表面與第二極性表面的極性相反，，第一極性表面具有第一導流槽和第一緩存部，第一緩存部位于第一極性表面的反應區內。

進一步地，第一緩存部包括第一緩存槽和/或第二緩存槽，第一緩存槽與第一導流槽連通，第二緩存槽與第一導流槽間隔設置。

進一步地，第一緩存槽為多個，多個第一緩存槽沿第一導流槽的導流方向設置在第一導流槽的至少一側和/或設置在第一導流槽的槽底，并與第一導流槽連通。

進一步地，第一導流槽為多個，相鄰兩個第一導流槽之間形成間隔區域，第二緩存槽為多個，多個第二緩存槽設置在間隔區域內和/或設置在間隔區域外。

進一步地，第二緩存槽為多個，多個第二緩存槽設置在第一極性表面的反應區的邊緣處。

進一步地，第二極性表面具有第二導流槽和第二緩存部，第二緩存部位于第二極性表面的反應區內，第二緩存部包括第三緩存槽和/或第四緩存槽，第三緩存槽與第二導流槽連通，第四緩存槽與第二導流槽間隔設置。

進一步地，第一緩存部與第二緩存部沿雙極板的中心平面對稱設置。

進一步地，雙極板包括對應設置的陽極板和陰極板，第一極性表面位于陽極板上，第二極性表面位于陰極板上。

進一步地，陽極板和/或陰極板相向設置的表面上設置有冷卻液導流槽。

根據本發明的另一個方面，提供了一種燃料電池，包括兩個雙極板和膜電極，膜電極夾持在兩個雙極板之間，雙極板是上述的雙極板。

根據本發明的另一個方面，提供了一種燃料電池堆，包括多個雙極板和多個膜電極，相鄰兩個雙極板之間分別夾持有多個膜電極中的一個膜電極，雙極板是上述的雙極板。

本發明中的雙極板包括相對設置且極性相反的第一極性表面和第二極性表面，第一極性表面具有第一導流槽和第一緩存部，第一緩存部位于第一極性表面的反應區內。當燃料電池受負載影響出現反應氣瞬時供應不足的情況時，處于第一緩存部內的反應氣會補充到反應氣耗盡區，直接參與供電反應，從而避免反應氣耗盡、延長了燃料電池的使用壽命、保證了燃料電池的運行安全。

附圖說明

構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1示意性示出了現有技術中的燃料電池功率變換器的電流波紋示意圖；

圖2示意性示出了本發明中的燃料電池堆的結構示意圖；

圖3示意性示出了本發明中的第一個實施例中的雙極板的結構示意圖；

圖4示意性示出了本發明中的第二個實施例中的雙極板的結構示意圖；

圖5示意性示出了本發明中的第三個實施例中的雙極板的結構示意圖；

圖6示意性示出了本發明中的第四個實施例中的雙極板的結構示意圖；