[實用新型]一種燃料電池雙極板

有效

• 申請號: 201320273712.1
• 申請日: 2013-05-17
• 公開（公告）號: CN203288692U
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 林瑞;翁元明;張軼之
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: H01M8/02
• 分類號: H01M8/02
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

技術領域

本實用新型涉及一種燃料電池雙極板，尤其是一種具有均勻散熱的金屬樹脂復合型雙極板。

背景技術

隨著化石等傳統能源的緊缺與全球氣候不斷變暖，人類面臨著巨大的能源危機與生存危機。亟需尋求新型、高效、清潔能源來逐步替代傳統能源以應對能源危機。燃料電池以其優異的性能成為世界各個國家研究的熱點，在發電，移動電源，車載電源上發揮了巨大作用。燃料電池汽車的研究日益深入，但其商業化仍然存在技術瓶頸問題，除了電池耐久性和成本等因素，如何減輕雙極板重量、提高燃料電池內部散熱均勻性也是關鍵問題之一。

燃料電池中起發電作用的是膜電極，膜電極主要由在質子交換膜兩側分別起電催化劑作用的Pt/C電極和碳紙制成的氣體擴散層組成，而1個單電池所產生的電壓較低，為了使燃料電池用于實際應用，必須把多個單電池通過起導電作用的隔板串連起來組成電堆，此隔板的一側與1個單電池的陽極側接觸，另一側則與相鄰單電池的陰極側接觸，因此把此板叫做雙極板。它作為燃料電池的關鍵材料之一，其性能優劣直接影響燃料電池的輸出功率和使用壽命，另外，有文獻表明雙極板占整個電堆質量的60％～70％，其成本占燃料電池總成本的46％。目前面臨的挑戰是減輕電堆質量和體積，降低成本。

目前發表的關于雙極板的專利廣泛采用的材料是無孔石墨板、金屬板和復合型雙極板。K·菲舍爾等人發明的《用于PEM燃料電池的雙極板》(專利號CN1454397A)，它由內置金屬層及位于金屬層的兩側上并包圍著該金屬層的兩個非導電的樹脂層組成，這些非導電的樹脂層構成雙極板的表面，其中金屬層具有一個或多個與兩個表面的導電連接部位及樹脂層具有用于氣體傳輸的表面流道。該方法實現雙極板輕量化，但加工復雜，而且金屬與樹脂間隔相連，彈性模量不同，壓緊時容易變形造成局部接觸不良。同時該雙極板流道以樹脂包裹金屬為主，散熱較差，容易造成局部溫度過高，導致燃料電池材料的老化及壽命衰減。

實用新型內容

本實用新型的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種結構簡單、加工方便、質量減輕、散熱效果好的燃料電池雙極板。

本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種燃料電池雙極板，包括樹脂板本體，該樹脂板本體兩側表面分別設有燃料流場和氧化劑流場，樹脂板本體側面開設有作為風冷流道的貫通槽，其中樹脂板本體內包裹有金屬柱層。

所述的燃料流場包括多條導燃料流槽，各條導燃料流槽兩側的筋上設有第一集流層，所述的氧化劑流場包括多條導氧化劑流槽，各條導氧化劑流槽兩側的筋上設有第二集流層，所述的金屬柱層連接第一集流層和第二集流層。

所述的樹脂板本體的四角處設有貫通樹脂板本體前后兩側的燃料公共流道和氧化劑公共流道，所述的燃料公共流道與導燃料流槽連通，所述的氧化劑公共流道與導氧化劑流槽連通。

所述的導燃料流槽或導氧化劑流槽的數量為2～50個。

所述的第一集流層與第二集流層均為用于收集電流的金屬片。

所述的金屬柱層由陣列排布的金屬柱組成。

所述的貫通槽、導燃料流槽、導氧化劑流槽、燃料公共流道及氧化劑公共流道均為長方體狀。

所述的樹脂板本體是一種耐溫、耐腐蝕、耐壓、絕緣、可塑性強的樹脂，選自乙烯基樹脂、雙酚A型樹脂、有機硅樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂、聚酯樹脂、聚酰胺樹、丙烯酸樹脂、聚氯乙烯樹脂、聚乙烯、聚苯乙烯或聚四氟乙烯。

與現有技術相比，本實用新型具有以下優點及有益效果：

(1)相較于無孔石墨板或金屬板制成的雙極板，本實用新型使用樹脂及金屬柱制作雙極板，減輕了雙極板的重量；

(2)本實用新型的樹脂板本體側面開設作為風冷流道的貫通槽，實現燃料電池內部均勻散熱；

(3)本實用新型的雙極板結構簡單，制造方便，雙極板可一次成型，制造成本降低；

(4)本實用新型的雙極板能夠提高燃料電池的輸出功率和使用壽命。

附圖說明

圖1為本實用新型的立體結構示意圖；

圖2為本實用新型的正面結構示意圖；

圖3為本實用新型的背面結構示意圖；

圖4為本實用新型的側視結構示意圖；

圖5為圖2中A-A面剖視結構示意圖；

圖6為本實用新型用于組裝燃料電池的結構示意圖。

圖中：1為樹脂板本體，2為貫通槽，3為燃料流場，4為導燃料流槽，5為第一集流層，6為金屬柱層，7為燃料公共流道，8為氧化劑公共流道，9為氧化劑流場，10為導氧化劑流槽，11為第二集流層，12為擴散層，13為膜。

具體實施方式