[實用新型]一種燃料電池雙極板

有效

• 申請號: 201821850169.6
• 申請日: 2018-11-12
• 公開（公告）號: CN208908238U
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發明（設計）人: 陳莉
• 申請（專利權）人: 南京攀峰賽奧能源科技有限公司
• 主分類號: H01M8/0258
• 分類號: H01M8/0258
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 鄧唯

本實用新型涉及一種燃料電池雙極板，屬于質子交換膜燃料電池技術領域。在雙極板的兩面上分別設有氣體流道；所述的氣體流道的結構包括：沿著氣體流動方向依次排布的進口流場段、中間分配流場段和出口流場段，在進口流場段上設有流體進口，在出口流場段上設有流體出口；所述的進口流場段和出口流場段的結構中設有多根脊狀條，脊狀條相互之間構成流道，并且脊狀條的高度小于進口流場段和出口流場段的高度，在脊狀條上依次分布有柱狀凸起；所述的中間分配流場段中分布有空心柱式的孔狀溝。優點：流體分配均勻，電流密度分布均勻；排水能力較好，不易發生水淹，電堆性能穩定；壓力降適中，有利于減小動力損失以及流體在單電池間的分配。

技術領域

本實用新型涉及一種燃料電池雙極板，屬于質子交換膜燃料電池技術領域。

背景技術

質子交換膜燃料電池（proton exchange membrane fuel cell, PEMFC）是一種通過化學反應將燃料和氧化劑的化學能直接轉化為電能的裝置，具有室溫下啟動快、能量轉換效率高、對環境污染小、噪音低等突出優點，在交通、發電、軍事、航空航天等領域有著廣闊的應用前景。

雙極板是PEMFC的關鍵部件之一，據Direct Technologies公司調查統計，雙極板約占電堆體積的80%、質量的70%和成本的29%。其功能是支撐膜電極組件、分配反應氣體及冷卻液、收集電流、傳導熱量和排出產物水等。

流場是在雙極板上加工的各種形狀的溝槽，為反應氣體及冷卻液及生成的產物提供進出通道，是燃料電池設計的關鍵因素。因此，設計合理的流場既可以均勻分配電池所需燃料、氧化劑及冷卻液（燃料、氧化劑與冷卻液以下統稱為“流體”），保證電流密度均勻分配，還可以將電池生成的水及尾氣順利排出，同時，在一定的流量下，流體通過流場的壓力降適中（壓力降太大會造成過高的動力損失，壓力降太小不利于流體在并聯的多個單電池間分配）。另外，合理的流場設計還可以降低雙極板質量、厚度及數量，提高PEMFC電堆的質量比功率和體積比功率，提高PEMFC電池堆性能。

目前，燃料電池的流場主要分為三大類：一、傳統流場，即平行溝槽、蛇形等流場；二、泡沫金屬流場；三、3D精細網格流場。對于傳統流場，是由脊與流道構成，為了減小膜電極組件（MEA）與雙極板之間的接觸電阻，脊被部分壓進了MEA表面的氣體擴散層（GDL）內部，這樣脊覆蓋了部分GDL，導致氣體傳輸距離大于流道間的距離，因此，一般脊的寬度越大，電池的極化性能越差。同時，GDL與脊之間的壓力導致GDL的厚度分布不均勻，GDL中與脊接觸的部分厚度較薄，水的飽和度較高，水容易在此處凝結，影響氣體的傳輸，導致電流密度分布不均勻，影響電堆輸出功率及壽命。對于泡沫金屬流場，由于流場與GDL接觸寬度足夠小，不阻礙氣體傳輸，產生的水被親水性的金屬泡沫吸附，因此氣體傳輸比較均勻，電流密度分布也均勻，可得到更高的輸出功率。但是，泡沫金屬流場產生更高的壓力降，同時易于保留生成水。3D精細網格流場雖然可以解決傳統流場與泡沫金屬流場存在的氣體分布于水分布不均的問題，但是其結構復雜，加工難度較大，制造成本偏高。

實用新型內容

本實用新型提出的一種流體分配均勻、排水能力較好、壓力降適中、結構簡單的燃料電池流場。

一種燃料電池雙極板，在雙極板的兩面上分別設有氣體流道；

所述的氣體流道的結構包括：沿著氣體流動方向依次排布的進口流場段、中間分配流場段和出口流場段，在進口流場段上設有流體進口，在出口流場段上設有流體出口；

所述的進口流場段和出口流場段的結構中設有多根脊狀條，脊狀條相互之間構成流道，并且脊狀條的高度小于進口流場段和出口流場段的高度，在脊狀條上依次分布有柱狀凸起；

所述的中間分配流場段中分布有空心柱式的孔狀溝。

在一個實施方式中，流道的寬度為0.2-1.5mm。

在一個實施方式中，脊狀條寬度為0.2-1.5mm，高度為0.05-0.8mm。