[發明專利]一種燃料電池雙極板和電堆

有效

• 申請號: 201810955544.1
• 申請日: 2018-08-21
• 公開（公告）號: CN110854404B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 王晉;唐厚聞;陳雪松;梁焱財;方亮
• 申請（專利權）人: 上海汽車集團股份有限公司
• 主分類號: H01M8/0258
• 分類號: H01M8/0258;H01M8/0267;H01M8/2483
• 代理公司: 北京信遠達知識產權代理有限公司 11304
• 代理人: 魏曉波

本發明提供了一種燃料電池雙極板和電堆，包括：位于雙極板的第一側的陽極反應物進口和陰極反應物出口、位于雙極板的第二側的陽極反應物出口和陰極反應物進口、位于雙極板的第三側的冷卻液進口、位于雙極板的第四側或第三側的冷卻液出口；陽極反應物通道和陰極反應物通道在第一側至第二側的方向上延伸，冷卻液通道包括相互連通的多個冷卻液子通道，冷卻液子通道從第三側到第四側的方向上延伸，其中，相鄰的兩個冷卻液子通道中冷卻液的流動方向相反，不僅可以增加反應物進出口的面積，防止冷卻液與反應物互竄，又有利于調整雙極板的長寬比例，提高雙極板的機械強度，還可以實現在反應物流動方向上的溫度梯度，實現燃料電池內的水熱平衡。

技術領域

本發明涉及燃料電池技術領域，更具體地說，涉及一種燃料電池雙極板和電堆。

背景技術

燃料電池是一種將存在于燃料和氧化劑中的化學能直接轉化為電能的發電裝置。由于燃料電池具有啟動方便、高能量密度、長壽命、零排放以及高能量轉化效率等優點，因此，已經被廣泛應用在自動車、通信基站和便攜式電動工具等的電源中。

燃料電池工作時，陽極反應物(如氫氣)輸入到陽極電極側，陰極反應物(如氧氣)輸入到陰極電極側，陽極反應物和陰極反應物在電極和電解質的界面上發生氧化還原反應，產生電流，輸出電能。但是，由于燃料電池在運行時會生成水并放出大量的熱量，因此，若不及時將生成的水移出，或者，不及時對燃料電池進行散熱，將會影響燃料電池的性能和壽命。

近年來，燃料電池自增濕成為研究的熱點之一，通過設計燃料電池電池堆的結構，可以實現燃料電池的水熱平衡。其通常采用反應物逆流的燃料電池結構，即使陽極反應物(如氫氣)和陰極反應物(如氧氣)的流向相反，如圖1所示，陰極反應物進口10、冷卻液進口11、陽極反應物出口12同處于雙極板的一個短邊側，陰極反應物出口13、冷卻液出口14、陽極反應物進口15同處于雙極板的另一個短邊側，基于此，選用合適的質子交換膜，可以使陰極反應物出口13的氣態水擴散到陽極反應物進口15，以增加陽極反應物的濕度。同時，可以采用循環泵，將陽極反應物出口12沒有消耗掉的陽極反應物再次通入到陽極反應物進口15進行反應，循環的陽極反應物從電池堆內帶出的氣態水也能對陽極反應物進口15的氣體以及陰極反應物進口10進行加濕。

但是，冷卻液進出口會占用雙極板短邊側的空間，給陽極反應物進出口以及陰極反應物進出口的面積帶來限制，也會降低雙極板的機械強度，同時冷卻液進出口與陽極反應物進出口或陰極反應物進出口相鄰，容易造成冷卻液與陽極反應物或陰極反應物之間的竄漏。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種燃料電池雙極板和電堆，以解決冷卻液進出口占用雙極板短邊側的空間，給氣體進出口的設計帶來限制、降低雙極板的機械強度以及造成冷卻液與陽極反應物或陰極反應物之間竄漏的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種燃料電池雙極板，包括：

位于所述雙極板的第一側的陽極反應物進口和陰極反應物出口、位于所述雙極板的第二側的陽極反應物出口和陰極反應物進口、位于所述雙極板的第三側且靠近所述陰極反應物進口一端的冷卻液進口、位于所述雙極板的第四側或所述第三側且靠近所述陰極反應物出口一端的冷卻液出口，所述第二側與所述第一側相對，所述第四側與所述第三側相對；

位于所述雙極板一側表面的多個陽極反應物通道、位于所述雙極板相對的另一側表面的多個陰極反應物通道和位于所述雙極板內部的冷卻液通道；所述陽極反應物通道和所述陰極反應物通道在所述第一側至所述第二側的方向上延伸，所述冷卻液通道包括相互連通的多個冷卻液子通道，所述冷卻液子通道從所述第三側到所述第四側的方向上延伸；