[實(shí)用新型]一種帶有間斷結(jié)構(gòu)的燃料電池雙極板

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201822094874.4
• 申請(qǐng)日: 2018-12-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN209001023U
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程敏;姜煒;胡景春;竇永香;邢丹敏
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 新源動(dòng)力股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M4/86
• 分類(lèi)號(hào): H01M4/86;H01M8/0263;H01M8/0267
• 代理公司: 大連東方專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 高永德;李洪福

一種帶有間斷結(jié)構(gòu)的燃料電池雙極板，雙極板的陰極板和陽(yáng)極板上分別設(shè)置有空氣間斷結(jié)構(gòu)、氫氣間斷結(jié)構(gòu)和冷卻水間斷結(jié)構(gòu)；空氣間斷結(jié)構(gòu)包括設(shè)在邊緣流道溝上的凸臺(tái)和設(shè)在隔離區(qū)上的凸臺(tái)，氫氣間斷結(jié)構(gòu)包括設(shè)在陽(yáng)極板邊緣流道溝上的凸臺(tái)和設(shè)在隔離區(qū)上的凸臺(tái)，冷卻水間斷結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在陰極板和陽(yáng)極板的隔離區(qū)上的凹槽在冷卻水腔內(nèi)構(gòu)成的凸臺(tái)，陰極板和陽(yáng)極板的邊緣流道脊上的凹槽在冷卻水腔內(nèi)構(gòu)成的凸臺(tái)，以及陰極板和陽(yáng)極板的隔離區(qū)上的凹槽在冷卻水腔內(nèi)構(gòu)成的凸臺(tái)。優(yōu)點(diǎn)是：不增加電池零部件，結(jié)構(gòu)易于實(shí)現(xiàn)，能有效減少空氣、氫氣、冷卻水的旁路流通，提高燃料電池的耐久性和穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及燃料電池領(lǐng)域，尤其涉及質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板,具體涉及雙極板防旁路流通結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

燃料電池雙極板的陰極流場(chǎng)和陽(yáng)極流場(chǎng)分別將氫氣和空氣引導(dǎo)分配至活性區(qū)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)引導(dǎo)分配冷卻水在電池內(nèi)外循環(huán)，理想的狀態(tài)是，進(jìn)入電池里的氫氣、空氣、冷卻水均只在雙極板的活性區(qū)范圍內(nèi)流通。但是，雙極極板上除了活性區(qū)以外，還有密封區(qū)和隔離區(qū)，密封區(qū)用以保證流體不泄露，隔離區(qū)用于隔離活性區(qū)和密封區(qū)，隔離區(qū)內(nèi)不會(huì)進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)。現(xiàn)有技術(shù)的雙極板，由于不同形式的流場(chǎng)構(gòu)造和MEA上存在的厚度差異，使得氫氣、空氣或冷卻水有一部分并不經(jīng)過(guò)活性區(qū)，而是通過(guò)隔離區(qū)，直接流出電池，形成流體旁路流通。由于反應(yīng)物未能進(jìn)入活性區(qū)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，降低了反應(yīng)氣體的利用率，同時(shí)，造成流入活性區(qū)參加電化學(xué)反應(yīng)的氣體流量減小，反應(yīng)物不足，還使得進(jìn)入活性區(qū)的冷卻水流量減小，降低了冷卻水帶出的熱量，另一方面，這種不受控制的流通，導(dǎo)致流體壓力降增大，需要額外增加外界的流體供應(yīng)壓力，會(huì)影響燃料電池的輸出功率、耐久性和可靠性。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)中，專(zhuān)利號(hào)為CN107732278A，名稱(chēng)為燃料電池堆組件的專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了：在陰陽(yáng)極板的氣體旁路通道上，沖壓出嵌套的突起，使該處的MEA密封邊框在嵌套的凸起特征處彎曲，從而使旁路流通區(qū)域的流體阻力大于活性區(qū)的流體阻力，達(dá)到減少氫氣和空氣的旁路流通的目的。其不足是：雖然能夠改善反應(yīng)物的旁路流通，但是，由于MEA密封邊框在嵌套的突起處彎曲，則MEA密封邊框在彎曲處的切向應(yīng)力較大，極易導(dǎo)致MEA中間的膜損壞，使得電池失效；另一方面，該專(zhuān)利技術(shù)也沒(méi)有給出防止冷卻水旁路流通的措施。另外，專(zhuān)利號(hào)為CN107078317A，名稱(chēng)為燃料電池的專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了：在MEA兩側(cè)增加填充物質(zhì)，減小空氣側(cè)和氫氣側(cè)流場(chǎng)的旁路流通的容積，從而減小氫氣和空氣的旁路流通。其不足是；雖然能夠顯著改善反應(yīng)物的旁路流通，但是，增加的填充物質(zhì)的厚度不易控制，如果厚度過(guò)大，極板與MEA之間的接觸壓力減小，會(huì)導(dǎo)致電池的內(nèi)阻增大；另一方面，該專(zhuān)利也沒(méi)有給出防止冷卻水旁路流通的措施。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是：在不增加電池零部件的前提下，用易于實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)，減少空氣、氫氣、冷卻水的旁路流通，提高燃料電池的耐久性和穩(wěn)定性，提升燃料電池的效率。