[實用新型]質子交換膜燃料電池用金屬雙極板及其構成的燃料電池

有效

• 申請號: 201420389109.4
• 申請日: 2014-07-14
• 公開（公告）號: CN204029924U
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發明（設計）人: 朱浩;朱艾成;王誠;劉發喜;董文超
• 申請（專利權）人: 江蘇冰城電材股份有限公司
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M8/02;H01M8/04
• 代理公司: 南京同澤專利事務所(特殊普通合伙) 32245
• 代理人: 蔣全強

技術領域

本實用新型屬于質子交換膜燃料電池技術領域，是對質子交換膜燃料電池金屬雙極板的低成本、高性能改進，尤其涉及到一種金屬雙極板的新型制備方法。?

背景技術

質子交換膜燃料電池（PEMFC）通過電化學反應方式直接將燃料中的化學能轉化為電能，具有高效環保的優勢。PEMFC的工作原理是：燃料氣體和氧氣通過雙極板上的氣體通道分別到達電池的陽極和陰極，通過膜電極組件(MEA)上的擴散層到達催化層。在膜的陽極側，氫氣在陽極催化劑表面上解離為水合質子和電子，水合質子通過質子交換膜上的磺酸基（-SO₃H）傳遞到達陰極，而電子則通過外電路流過負載到達陰極。在陰極的催化劑表面，氧分子結合從陽極傳遞過來的水合質子和電子，生成水分子。在這個過程中，質子要攜帶水分子從陽極傳遞到陰極，陰極也生成水，水從陰極排除。由于質子的傳導要依靠水，質子膜的潤濕程度對其導電性有著很大的影響，所以需要對反應氣體進行加濕。燃料電池的單節工作電壓一般為0.?6~0.?7V，要獲得有用的電壓和高功率，必須將多節單電池串聯。連接兩相鄰單電池隔板稱為雙極板，雙極板不但需要向電堆內電極提供反應物和在相鄰兩電極之間傳導電流，而且還擔負著排出電池生成水和反應熱的作用。?

質子交換膜燃料電池電堆必須在一定的條件下才能發揮好的效率以實現可靠的工作，這些條件包括：控制溫度在80^oC以下（冷卻系統）、保持質子交換膜始終處于潤濕狀態（加濕系統）、供給充足的空氣（或氧氣）和氫氣（空氣供給系統和氫氣供給系統）。?

目前燃料電池系統體積和重量都較大（能量密度不到250W.h/L、比能量不到300W.h/kg），系統結構復雜，很難便攜式應用。?

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種成本較低、結構較簡單且使用壽命較長的燃料電池用金屬雙極板及其構成的燃料電池。?

為能夠達到上述目的，本實用新型的燃料電池用金屬雙極板，包括：將金屬皮通過壓印方法制備供反應氣體分布的平行流道，形成單極板；所述平行流道從極板的一端到另一端貫通；將一片鈦材或鈦合金皮與上述帶有流場的單極板通過點焊方法制備成金屬雙極板,或將上述兩片單極板通過點焊方法制備成金屬雙極板；該金屬雙極板表面上制備有一層TiC層。?

一種燃料電池，其包括采用上述金屬雙極板。?

所述燃料電池的電源輸出端與一風機相連，該風機設于所述燃料電池的陰極流道一側，用于使空氣強制對流通過燃料電池陰極，并供應燃料電池發電所需反應空氣和冷卻空氣，故而簡化了結構，降低了燃料電池的整體總量，進而提高了能量密度。?

優選的方案是：所述風機經DC/DC電路與所述燃料電池的電源輸出端相連，風機為軸流風扇。所述燃料電池的進氣口依次經一常閉型電控閥、減壓閥與氫源相連，燃料電池的排氣口上設有常開型電控閥；氫源釋放的氫氣經過常閉型電控閥后進入燃料電池，最后通過常開型電控閥排出；風機、常閉型電控閥和常開型電控閥與一控制器相連；控制器還與一用于測量燃料電池溫度的溫度傳感器相連；控制器根據測得的溫度控制風機的轉速。?

所述燃料電池的電源輸出端經充電電路與一電池相連，該電池與所述風機、常閉型電控閥、常開型電控閥和控制器相連。?