[發明專利]一種雙極板及其制備方法

在審

• 申請號: 201710745220.0
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN107394228A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 劉濤;方芳;李鵬敏
• 申請（專利權）人: 新奧科技發展有限公司
• 主分類號: H01M8/0258
• 分類號: H01M8/0258
• 代理公司: 北京中博世達專利商標代理有限公司11274
• 代理人: 申健

技術領域

本發明涉及燃料電池技術領域，尤其涉及一種雙極板及其制備方法。

背景技術

燃料電池簡稱為電堆，主要由雙極板、膜電極、集流板、端板等組成。其中，雙極板作為反應物均勻傳質，產物輸出，電子導流等功能實現的載體，在電堆整體結構中起到非常重要的作用。

目前，通常采用石墨材料、金屬材料或者復合材料加工制成基板，然后經機械加工(包含銑削，沖壓等)后制成具有多個流道(flow channel)的雙極板，流道的作用是為燃料電池提供反應氣體(如氫氣和氧氣)并為反應產物(如水)的排出提供通道。

在實際應用中，燃料電池雙極板需同時滿足較好的導電導熱性能，耐酸性防腐蝕性能，熱穩定性能和物理機械性能，同時還要兼顧材料的加工工藝以及材料的成本等問題。

現有技術中，通過銑削或者沖壓在三種材料的雙極板上形成流道時，由于各種材料物理性能的影響，加工工藝均較為復雜，制作成本高，難以實現批量化生產應用。例如，石墨雙極板由于機械強度較低，在通過銑削加工流道時對加工機械精度要求較高，工藝復雜，制作成本高，而金屬雙極板雖然機械強度較高，但是在通過銑削或者沖壓加工流道時，加工工藝復雜，設備投資較大，并且沖壓和銑削后的金屬表面的防腐蝕處理難度較大，復合雙極板在加工流道時同樣存在加工工藝復雜，成本高等問題。綜上所述，現有技術中雙極板的流道的加工工藝制約了燃料電池的發展。

發明內容

本發明的主要目的在于，提供一種雙極板及其制備方法，該雙極板的加工工藝簡單，成本低，能夠實現批量化生產，為燃料電池的發展和應用創造了條件。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一方面，本發明實施例提供一種雙極板，包括：

基板；以及，

通過印刷形成在所述基板表面的用于形成流道的肋條，所述肋條由導電漿料固化成型后的導電材料構成。

可選的，所述基板為金屬板。

可選的，所述基板為鍍碳金屬板、鍍金金屬板、復合金屬板或者合金板。

可選的，所述基板的厚度介于0.005mm-0.5mm之間。

可選的，所述導電漿料的粘度為300-800dPa·S，電阻小于等于20Ω/20um。

可選的，所述導電漿料為導電碳漿、導電金屬漿或者復合導電漿。

可選的，所述流道的寬度與所述肋條的寬度之比為1:4-4:1。

可選的，所述肋條的寬度與厚度之比為1:4-4:1。

可選的，所述肋條的厚度為20-500微米。

可選的，所述基板上設有分別與所述流道的兩端連通的流體入口和流體出口。

可選的，所述基板的上下兩個表面中的其中一個表面的流道為反應氣體流道，另一個表面的流道為冷卻介質流道；其中，所述反應氣體流道為燃料氣流道和空氣或氧氣流道中的其中一個；或者，

所述基板的上下兩個表面中的其中一個表面的流道為燃料氣流道，另一個表面的流道為空氣或氧氣流道。

另一方面，本發明實施例提供一種燃料電池，包括:

依次層疊設置的至少兩個雙極板；以及，

位于每兩個相鄰的雙極板之間的膜電極；

其中，至少一個所述雙極板選自如上所述的雙極板。

可選的，每兩個相鄰的雙極板相對設置的兩個表面分別設置有燃料氣流道和空氣或氧氣流道中的其中一個。

再一方面，本發明實施例提供一種雙極板的制備方法，包括：

步驟1)根據流道的結構加工印刷網板；

步驟2)將導電漿料通過所述印刷網板印刷在基板的表面，形成用于形成流道的肋條；

步驟3)烘干，獲得所述雙極板。

可選的，所述印刷網板為絲印網板。

可選的，在所述步驟3)之前，所述方法還包括：

對印刷到所述基板表面的導電漿料的厚度進行檢測，若所述導電漿料的厚度未達到設定值，則不斷重復所述步驟2)，直至所述導電漿料的厚度達到設定值。

本發明提供一種雙極板及其制備方法，通過印刷在基板的表面形成用于形成流道的肋條，與現有技術中通過銑削和沖壓需要考慮基板的材料相比，能夠降低對基板的材料要求，并且印刷工藝較為成熟，成本低，能夠降低流道的加工工藝難度，實現批量化生產，并能夠實現微型化流道結構的加工，為燃料電池的發展和應用創造了條件。

附圖說明