[發(fā)明專利]一種采用金屬為雙極板的空冷燃料電池堆

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810084917.2
• 申請日: 2018-01-29
• 公開（公告）號: CN108400348A
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董輝;施濤;鮑軍輝;籃樹槐
• 申請（專利權(quán)）人: 上海攀業(yè)氫能源科技有限公司
• 主分類號: H01M8/0258
• 分類號: H01M8/0258;H01M8/2465
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 褚明偉

本發(fā)明涉及一種采用金屬為雙極板的空冷燃料電池堆，包括金屬板單電池、進(jìn)氣端板、正極導(dǎo)電板、石墨空氣板、石墨板單電池、負(fù)極導(dǎo)電板及出氣端板，多個金屬板單電池層疊設(shè)置，在層疊后金屬板單電池的外側(cè)設(shè)置有石墨空氣板與石墨板單電池，在石墨空氣板與石墨板單電池的外側(cè)分別設(shè)置有正極導(dǎo)電板與負(fù)極導(dǎo)電板，在正極導(dǎo)電板與負(fù)極導(dǎo)電板的外側(cè)分別設(shè)置有進(jìn)氣端板與出氣端板。金屬板單電池包括金屬雙極板、環(huán)形墊片、氫氣擴散層、燃料電池電極及氧氣擴散層，金屬雙極板一側(cè)為空氣側(cè)，另一側(cè)為氫氣側(cè)，氫氣擴散層、燃料電池電極及氧氣擴散層由里向外依次設(shè)置在金屬雙極板的氫氣側(cè)，環(huán)形墊片粘貼在金屬雙極板空氣側(cè)的端頭。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種燃料電池，尤其是涉及一種采用金屬為雙極板的空冷燃料電 池堆。

背景技術(shù)

燃料電池是一種電化學(xué)裝置，其組成與一般電池相同。其單體電池是由正電 極(即氧化劑電極)和負(fù)電極(即燃料電極)以及電解質(zhì)組成。不同的是一般電池 的活性物質(zhì)貯存在電池內(nèi)部，因此，限制了電池容量。而燃料電池的正、負(fù)極本身 不包含活性物質(zhì)，只是個催化轉(zhuǎn)換元件。因此燃料電池是名符其實的把化學(xué)能轉(zhuǎn)化 為電能的能量轉(zhuǎn)換機器。電池工作時，燃料和氧化劑由外部供給，進(jìn)行反應(yīng)。原則 上只要反應(yīng)物不斷輸入，反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出，燃料電池就能連續(xù)地發(fā)電。氫-氧燃 料電池的工作原理如下。

負(fù)極：H₂→2H⁺+2e-

正極：1/2O₂+H⁺+2e→H₂O

電池反應(yīng)：H₂+1/2O₂＝＝H₂O

由于燃料電池的比能量高、環(huán)境友好、兼容可再生能源等特點，得到了全球各 國政府、企業(yè)及研究團(tuán)體的極大重視。美、日、歐等發(fā)達(dá)國家持續(xù)加強對燃料電池 領(lǐng)域的支持，相關(guān)技術(shù)不斷突破，車用質(zhì)子膜燃料電池已經(jīng)開始商用。

空冷燃料電池是屬于空氣側(cè)開放的體系，隨著外界環(huán)境溫濕度的變化，空氣側(cè) 燃料電池催化劑層相對濕度也變化，膜電極存在張縮等過程，這樣長時間能夠影響 膜電極的壽命；再者，對于燃料電池長時間處于空氣開放體系中，過程中空氣的相 對濕度可能比較低，這樣燃料電池處于一種比較干燥的狀態(tài)。空氣相對濕度直接影 響了燃料電池的啟動速度，如果膜電極處于一種比較濕潤的狀態(tài)，燃料電池電極能 很快發(fā)揮性能，如果燃料電池電極處于比較干燥的狀態(tài)，燃料電池運行產(chǎn)生水首先 將燃料電池膜電極潤濕，這樣電池啟動時間明顯增加，處于好的環(huán)境狀態(tài)的電極達(dá) 到最高功率僅需要幾秒種的時間，而不好環(huán)境狀態(tài)的電極啟動到最高性能則需要十 多分鐘的時間。

燃料電池的雙極板要求具有氣密性、高導(dǎo)電性、高導(dǎo)熱性、優(yōu)良的抗腐蝕性， 一般采用石墨材料。隨著要求燃料電池堆體積越小、重量越輕，開始使用金屬板替 代石墨作為雙極板。由于金屬板本身的特性，使得金屬板燃料電池堆的結(jié)構(gòu)設(shè)計與 石墨板不同，為此發(fā)明本專利。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種采用金屬為 雙極板的空冷燃料電池堆。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種采用金屬為雙極板的空冷燃料電池堆，包括金屬板單電池、進(jìn)氣端板、正 極導(dǎo)電板、石墨空氣板、石墨板單電池、負(fù)極導(dǎo)電板及出氣端板，多個金屬板單電 池層疊設(shè)置，在層疊后金屬板單電池的外側(cè)設(shè)置有石墨空氣板與石墨板單電池，在 石墨空氣板與石墨板單電池的外側(cè)分別設(shè)置有正極導(dǎo)電板與負(fù)極導(dǎo)電板，在正極導(dǎo) 電板與負(fù)極導(dǎo)電板的外側(cè)分別設(shè)置有進(jìn)氣端板與出氣端板。

在本發(fā)明的一個實施方式中，所述金屬板單電池包括金屬雙極板、環(huán)形墊片、 氫氣擴散層、燃料電池電極及氧氣擴散層，所述金屬雙極板一側(cè)為空氣側(cè)，另一側(cè) 為氫氣側(cè)，所述氫氣擴散層、燃料電池電極及氧氣擴散層由里向外依次設(shè)置在金屬 雙極板的氫氣側(cè)，所述環(huán)形墊片粘貼在金屬雙極板空氣側(cè)的端頭。