[發明專利]流體流動組件及含有該流體流動組件的燃料電池電堆

有效

• 申請號: 201710252716.4
• 申請日: 2017-04-18
• 公開（公告）號: CN106997956B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 高勇
• 申請（專利權）人: 上海恒勁動力科技有限公司
• 主分類號: H01M8/0258
• 分類號: H01M8/0258;H01M8/2485
• 代理公司: 上?？剖⒅R產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙志遠;趙繼明

本發明涉及一種流體流動組件及含有該流體流動組件的燃料電池電堆，該流體流動組件用于制氫發電的可逆燃料電池中氣體和液體的流動，同樣適用于單一功能的發電燃料電池或制氫電解裝置。所述的流體流動組件由對流體進行引流的分布導流板和作為流體主流道的多孔流體流動層組合而成。含有所述流體流動組件的燃料電池堆或電解裝置，由多個單電池組件疊加組成，每個單電池都包含一個所述流體流動組件作為陰極，另一個所述流體流動組件作為陽極，MEA膜電極中沒有傳統的透氣層，僅包括質子交換膜和催化層。與現有技術相比，本發明具有能有效快速地排出生成物流體、流體分布更均勻和引流槽分級設置使燃料電池發電性能穩定等優點。

技術領域

本發明屬于燃料電池技術領域，尤其是涉及流體流動組件及含有該流體流動組件的燃料電池電堆。

背景技術

燃料電池是一種將氫和氧的化學能通過電極反應直接轉換成電能的裝置。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。

傳統質子交換膜電解制氫裝置由帶有液體流道極板和含氣體擴散層的MEA膜電極組成，電解時，水從氧氣入口進入電極板槽道后，滲入氣體擴散層到達反應區域，而電解反應生成的氧氣難以有效及時的從灌滿了水的擴散層排出；傳統質子交換膜燃料電池發電時，氧氣從氧氣入口進入電極板槽道，而發電生成的水常常會積滯在擴散層中不易排放，導致電堆無法持續工作。通入的氧氣無法將氣體流動層內的積滯水帶出，使氧氣的流通通道堵塞。

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流體流動組件及含有該流體流動組件的燃料電池電堆。本發明中的的流體流動組件由對流體進行引流的分布導流板和作為流體主流道的多孔流體流動層組合而成，而燃料電池電堆的MEA膜電極中沒有傳統的透氣層，僅包括質子交換膜和催化層，傳統的透氣層即氣體擴散層由本發明中的多孔流體流動層取代。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種流體流動組件，該流體流動組件用于供制氫發電的可逆燃料電池中氣體和液體的流動，對于單一功能的發電燃料電池或制氫電解裝置均同樣適用，所述的流體流動組件由對流體進行引流的分布導流板和作為流體主流道的多孔流體流動層組合而成。

所述的分布導流板的一側設置有流體分配槽和多級引流槽，各級引流槽兩側分別固定連接兩排流體分配槽，相鄰兩級引流槽之間的流體分配槽相對且交錯排列。

所述的多級引流槽平行設置，并與流體流動方向垂直，所述的流體經由流體分配槽導出后，滲入多孔流體流動層，再經過固連在下一級引流槽一側的流體分配槽導流后匯集至下一級引流槽，由下一級引流槽另一側的流體分配槽繼續導出。

所述的流體分配槽呈與引流槽垂直的直線狀或彎鉤狀或與引流槽傾斜設置的直線狀。

所述的分布導流板與多孔流體流動層結合的一側為設有流體分配槽和引流槽的一側。

所述的燃料電池的陰極板為所述流體流動組件，所述的燃料電池的陽極板為所述流體流動組件或為現有的極板結構。

冷卻水槽設置在所述的陽極板與陰極板的連接面上。