[實用新型]一種強化反應氣體分配的燃料電池金屬雙極板

有效

• 申請號: 201320809373.4
• 申請日: 2013-12-09
• 公開（公告）號: CN203659986U
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 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，尤其涉及適于高電流密度運行的燃料電池雙極板。

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金屬雙極板，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：下層金屬薄板和上層流場板，所述下層金屬薄板是平板，所述上層流場板為多孔金屬薄板模壓成流道形狀的板，上層流場板置于下層金屬薄板上或固定在下層金屬薄板上。

本實用新型所述一種強化反應氣體分布的燃料電池金屬雙極板，其特征在于：所述上層流場板厚度為0.03～0.2mm，上層流場板上的孔的孔徑為0.1～0.5mm，上層流場板上的孔均勻分布。

本實用新型所述一種強化反應氣體分布的燃料電池金屬雙極板，其特征在于：所述上層流場板為不銹鋼、鈦、鈦合金、鈮和鋯多孔金屬薄板中的一種；多孔金屬薄板表面無鍍層或有導電鍍層。

本實用新型所述一種強化反應氣體分布的燃料電池金屬雙極板，其特征在于：所述導電鍍層是金、銀、碳或導電化合物鍍層。

本實用新型所述一種強化反應氣體分布的燃料電池金屬雙極板，其特征在于：所述多孔金屬薄板模壓成流場的流道寬度為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金屬雙極板，其特征在于：所述下層金屬薄板厚度0.05～1.5mm，包括不銹鋼、鈦或鈦合金薄板，下層金屬薄板表面無鍍層或有金、銀、碳或導電化合物鍍層。

本實用新型所述一種強化反應氣體分布的燃料電池金屬雙極板，其特征在于：所述上層流場板固定在金屬薄板上是用光纖激光焊接或粘等方式固定。

本實用新型所述一種強化反應氣體分布的燃料電池金屬雙極板，其特征在于：所述上層流場板置于金屬薄板上是靠電堆組裝力將上層流場板壓合在金屬薄板上。

本實用新型的燃料電池雙極板上部的多孔流場板起強化反應氣分配的作用，同時仍起到宏觀氣體分配、導出反應廢氣和生成水等作用；下部的金屬薄板是保證雙極板阻氣能力的。

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，進而提升電極在實際電堆運行過程中的有效面積，大幅度提升電堆的性能和比功率密度；

2、可將流場板及金屬薄板的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；

3、可將流場板及金屬薄板的重量控制在很低的水平，進而降低電堆重量，提高重量比功率；

4、材料簡單，采用現有工業成熟技術和材料即可，不需開發新材料；

5、可避免金屬板沖壓造成的缺陷、應力等，可靠性高；

6、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為本實用新型的強化反應氣體分配的燃料電池金屬雙極板結構示意圖

圖中，1.上層流場板；2.下層金屬薄板；3.上層流場板上的孔。

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金屬雙極板包括布有流場的陽極板和陰極板，陽極板和陰極板均為兩層結構：下層金屬薄板2和上層流場板1，下層金屬薄板2是平板，上層流場板1為多孔金屬薄板模壓成流道形狀的板，上層流場板1置于下層金屬薄板2上或固定在下層金屬薄板2上。

實施例1：