[實用新型]一種強化反應氣體分布的燃料電池雙極板

有效

• 申請號: 201320788952.5
• 申請日: 2013-12-02
• 公開（公告）號: CN203607488U
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 侯中軍;付宇;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;H01M8/02
• 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;李洪福

技術領域

本實用新型屬于燃料電池技術領域，尤其涉及高電流密度運行燃料電池用雙極板。

背景技術

質子交換膜燃料電池雙極板主要分為三大類：1.在硬石墨板上通過機械雕刻出流場的雙極板；2.金屬薄板沖壓出流場的雙極板；3.碳粉、樹脂等混合后模壓成型雙極板。此外，還有膨脹石墨浸漬樹脂后沖壓成型雙極板等。

現有技術的雙極板的缺點是：與雙極板流場凸起處對應的膜電極上的反應氣濃度很小，這部分電池面積對整體性能的貢獻很小，影響電池性能的有效提升。造成這一缺點的原因是：雙極板流場凸起的臺階是不透氣的，反應氣在流場溝槽內流動并傳遞到對應的膜電極表面，而通過流場凸起處的膜電極在電堆緊固力作用下發生形變導致該處的反應氣濃度很低，甚至被液態水堵塞，無反應氣。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種強化反應氣體分布的燃料電池雙極板，克服現有雙極板的缺點。

本實用新型的技術方案是：一種強化反應氣體分布的燃料電池雙極板，包括布有流場的陽極板和陰極板，其特征在于：所述陽極板和陰極板均為兩層結構，下層是金屬薄板，上層是流場，所述金屬薄板是平板，所述流場為多孔流場，多孔流場置于金屬薄板上。

本實用新型所述一種強化反應氣體分布的燃料電池雙極板，其特征在于：所述多孔流場板是網材料模壓制成的流場板，多孔流場板凸起處的孔徑在10μm～1mm之間。

本實用新型所述一種強化反應氣體分布的燃料電池雙極板，其特征在于：所述網材料包括金屬網材料和非金屬網材料，金屬網材料為泡沫鎳、不銹鋼網、鈦網或鈦合金網，非金屬網材料為在非金屬網上鍍金、銀或碳導電材料的網。

本實用新型所述一種強化反應氣體分布的燃料電池雙極板，其特征在于：所述多孔流場板的流道寬度為0.2～2.0mm，流道深度為0.1～2.0mm，凸起處寬度為0.1～1.5mm，凸起處高度為0.1～2.0mm，流場總厚度為0.2～3.0mm。

本實用新型所述一種強化反應氣體分布的燃料電池雙極板，其特征在于：所述金屬薄板厚度為0.05～1.5mm。

本實用新型的有益效果是；

1、可以顯著提升與流場凸起處對應的膜電極在電堆組裝條件下的反應氣濃度，提升電極在電堆運行過程中的有效面積，大幅度提升電堆的輸出功率和比功率密度；

2、可避免金屬板沖壓處波紋狀流場等造成的缺陷、應力等，雙極板平整度高，電堆結構可靠性好；

3、可以把雙極板厚度控制在很低的水平，進而降低電堆厚度，提高體積比功率；

4、材料簡單，工藝成熟，不需開發高新材料或開發新的工藝；

5、結構簡單，只在現有燃料電池常規結構上簡單改進即可，不對電堆組裝和結構產生大的影響

附圖說明

圖1為常規金屬雙極板及反應氣體濃度分布示意圖。

圖2為高集成度金屬雙極板及反應氣體濃度分布示意圖。

圖中，1.常規雙極板；2.常規雙極板對應膜電極表面的反應氣體濃度；3.金屬薄板；4.多孔流場板；5.本實用新型的雙極板對應膜電極表面的反應氣體濃度

具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本實用新型做進一步說明。

強化反應氣體分布的燃料電池雙極板，陽極板和陰極板均由兩層構成，下層是金屬薄板3，上層是流場板，流場為多孔流場板4，多孔流場板4置于金屬薄板3上，多孔流場板4由網材料模壓制成，多孔流場板4凸起處的孔徑在10μm～1mm之間。多孔流場板4由鈦合金網模壓制成，具體制備方法是：

1）將厚度2.0mm,孔徑600μm的鈦合金網在1.0MPa壓力下通過磨具沖壓成反應氣流場板，流道寬度1.0mm，流道深度0.5mm，凸起處寬度1.0mm，凸起處高度0.5mm，流場板總體厚度1.0mm；

2）在反應氣流場板表面鍍金；

3）在0.08mm厚316L不銹鋼表面鍍金；

4）將鍍金的反應氣流場板置于鍍金不銹鋼板上，分別組成陽極板和陰極板。用組成陽極板、陰極板、電極和端板等部件就可組裝成單電池或電堆。