[發明專利]一種燃料電池用金屬雙極板

有效

• 申請號: 201410022362.0
• 申請日: 2014-01-17
• 公開（公告）號: CN104795573B
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 胡里清
• 申請（專利權）人: 上海神力科技有限公司
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司31225
• 代理人: 蔣亮珠

技術領域

本發明屬于燃料電池技術領域，尤其是涉及一種燃料電池用金屬雙極板。

背景技術

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。

為完成上述功能，雙極板的材料需要具有高電導率、足夠的機械強度、良好的熱導、氣體透過率低、抗腐蝕且能在電池工作環境中化學穩定相當長的時間。此外，考慮到設計與易于加工制造的需要，雙極板的材料還應該具備重量輕，體積小，成本低廉，甚至要求可回收利用等特征。

近年來已經提出了各種金屬雙極板，例如公布號為CN102983338A的專利公開了一種燃料電池金屬雙極板，該雙極板包括氧極板和氫極板，氧極板和氫極板上設有導流槽、公用氫氣通道開口、公用空氣通道開口、公用冷卻水通道開口。其中雙極板上的導流槽是由金屬板沖壓成型的，由于金屬雙極板非常薄，所以沖壓出各種形狀的導流體流道槽不但沖壓模具復雜，而且導流槽的厚度要求，必然大大增加金屬雙板的厚度。

發明內容

本發明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，不需要沖壓出各種流體的導流槽的燃料電池用金屬雙極板。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：一種燃料電池用金屬雙極板，該金屬雙極板由兩塊厚度相同的金屬板沖壓形成氫極板和氧極板，氫極板和氧極板上均設有公用氫氣通道開口，公用氧氣通道開口，公用冷卻流體開口，及沿兩側及各公用流體開口側設有密封槽，其特征在于，所述的氫極板上沖壓形成的空腔內放置導氫氣流的導電擴散層材料，或設置槽狀導電材料形成氫極板，所述的氧極板上沖壓形成的空腔內放置導空氣流的導電擴散層材料，或設置槽狀導電材料形成氧極板，所述的導氫氣流的空腔和導空氣流的空腔的深度為密封槽深度相同，氫極板和氧極板通過一個支架背對背疊合形成雙極板，兩塊板上的密封槽底部各與密封槽總體同形狀的支架相互抵接，使雙極板形成三個空腔：導氫氣的上空腔、導冷卻流體的中空腔和導空氣的下空腔。

所述的密封槽的深度為0.2～1.2mm。

所述的三個空腔內將分別放置多孔性材料，包括碳布，碳紙或經過防腐處理的金屬絲網，雙極板與膜電極裝配為電堆緊縮壓緊后，填充在三個空腔內的碳布，碳紙或經過防腐處理的金屬絲網的厚度恰好與形成密封槽的凸邊最高點相平，即與形成密封槽的凸邊最高點相平。

所述的金屬絲網包括不銹鋼網，鎳網或鈦網。

所述的三個空腔內分別放置有沖壓出流槽形狀的薄軟石墨片，該石墨片的厚度與所述的多孔性材料的厚度相同。

所述的氫極板、氧極板背對背之間通過一個支架疊合在一起，該支架的總體形狀與密封槽相同，由金屬材料制作，與氫極板、氧極板焊接在一起，或者所述的支架由石墨材料、橡膠或塑料材料制成，與氫極板、氧極板壓合粘結在一起。

所述的支架上與所述公用氫氣通道開口，公用氧氣通道開口，公用冷卻流體開口對應處設有引流槽，供氫氣、空氣和冷卻流體進出。

所述的氫極板、氧極板上與支架上引流槽末端對應處開有引流孔，供氫氣、空氣進出。

與現有技術相比，本發明金屬雙極板不需要復雜的模具模壓成型，只要通過簡單的沖壓即可成型，金屬薄板沖壓后，其兩側面形成互補的流道，兩塊金屬板疊合后形成三個空腔用于導流三種流體，并在三個空腔內放置多孔性的碳布，碳紙，經過防腐處理的金屬絲網，一方面這些材料很容易讓流體自由通過在沒有導流槽的情況下不影響流體的流動，另一方面這些網、布、紙可以導電，防電腐蝕。

附圖說明

圖1為本發明氫極板示意圖；

圖2為本發明氧極板示意圖；

圖3為氫極板和氧極板組成的雙極板剖視圖；

圖4為雙極板的爆炸圖；

圖5為支架正面的示意圖；