[發明專利]極板和燃料電池

有效

• 申請號: 201910989837.6
• 申請日: 2019-10-17
• 公開（公告）號: CN112687907B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 劉棟棟;王鵬;龔正偉;韓亞民;陶路鑫;章宏文
• 申請（專利權）人: 未勢能源科技有限公司
• 主分類號: H01M8/0263
• 分類號: H01M8/0263;H01M8/0265;H01M8/1004
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 朱穎;劉芳

本發明提供一種極板和燃料電池，涉及燃料電池技術領域，該極板包括：板狀的第一本體；第一本體的朝向膜電極組件的側面具有供流體流動的流通區域，流通區域內具有至少一個凸起部，至少一個凸起部將流通區域分隔為彎折的流道，且流道在沿流體的流動方向的上游位置的截面尺寸大于沿流體的流動方向的下游位置的截面尺寸，本發明實施例提供的極板的空間利用率高，燃料電池的功率密度大。

技術領域

本發明涉及燃料電池技術領域，尤其涉及一種極板和燃料電池。

背景技術

燃料電池是一種把燃料所具有的化學能直接轉換成電能的裝置，燃料可以為氫氣。其中，質子交換膜燃料電池，是繼堿性燃料電池、磷酸型燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池和固體氧化物燃料電池之后發展起來的第五代燃料電池，其具有工作溫度較低、啟動時間短、功率密度高，負載響應快、無電解液流失等特點。

質子交換膜燃料電池包括多個單體電池堆疊而成，單體電池包括膜電極組件以及正極板和負極板，正極板和負極板分別貼合在膜電極組件的兩側；膜電極組件包括質子交換膜、兩個催化層和兩個擴散層，一個催化層和一個擴散層依次堆疊在質子交換膜設有正極板的一側，另一個催化層和擴散層依次堆疊在質子交換膜設有負極板的一側。正極極板靠近催化層的一側具有流通氫氣的流道，負極極板靠近催化層的一側具有流通空氣或氧氣的流道。在正極板側(外電路負極)，氫氣在催化劑作用下分解形成氫離子(即質子)和電子，氫離子經質子交換膜移動到負極板側(外電路正極)，電子沿外電路移到負極板側形成電流為負載供電；在負極板側，氧氣在催化劑作用下與外電路來的電子結合形成氧離子，然后與來自外電路負極的氫離子反應生成水。現有極板的流道結構通常為蛇形或者平行流道，燃料以及空氣從各自流道的入口向出口流動，在流動的過程中發生化學反應。

然而，現有的流道空間利用率低。

發明內容

鑒于上述問題，本發明提供一種極板和燃料電池，其能夠提高極板的流道空間利用率。

為了實現上述目的，本發明實施例提供如下技術方案：

本發明的第一方面提供一種極板，其包括：板狀的第一本體；所述第一本體的朝向所述膜電極組件的側面具有供流體流動的流通區域，所述流通區域內具有至少一個凸起部，至少一個所述凸起部將所述流通區域分隔為彎折的流道，且所述流道在沿所述流體的流動方向的上游位置的截面尺寸大于沿所述流體的流動方向的下游位置的截面尺寸。

如上所述的極板，其中，所述凸起部沿其延伸方向上的不同位置的截面尺寸都相同。

如上所述的極板，其中，所述至少一個凸起部包括：第一凸起部；所述第一凸起部的第一端與所述流通區域的邊緣連接，所述第一凸起部的第二端位于所述流通區域內，且所述第一凸起部的第一端的第一側對應所述流通區域的入口，所述第一凸起部的第一端的第二側對應所述流通區域的出口，以使所述流體由所述第一凸起部第一端的第一側流入，繞過所述第二端后，從所述第一凸起部第一端的第二側流出。

如上所述的極板，其中，所述第一凸起部的延伸方向向所述流通區域的入口傾斜，以使所述第一凸起部與所述流通區域的邊緣呈銳角設置。

如上所述的極板，其中，所述第一凸起部的第二端與所述流通區域的入口側側壁之間的距離大于或等于所述第一凸起部第二端與所述流通區域的出口側側壁之間的距離。

如上所述的極板，其中，所述邊緣的延伸方向與所述第一凸起部的延伸方向垂直，且所述第一凸起部與所述流通區域的入口側側壁之間的距離大于或等于所述第一凸起部與所述流通區域的出口側側壁之間的距離。

如上所述的極板，其中，所述極板還包括：第一擾流部，所述第一擾流部鋪設在所述流通區域內，且所述第一擾流部的形狀與所述流通區域的形狀相匹配；所述第一擾流部具有若干間隔設置的第一擾流區域，所述第一擾流區域的高度低于所述第一擾流部的端面高度。

如上所述的極板，其中，每個所述第一擾流區域沿所述流體流動方向的長度大于其他方向的長度。