[實用新型]一種燃料電池雙極板

有效

• 申請號: 201920784419.9
• 申請日: 2019-05-28
• 公開（公告）號: CN209804807U
• 公開（公告）日: 2019-12-17
• 發明（設計）人: 吳帥帥;楊玉;張磊;高煒;李紅智;張一帆
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: H01M8/0267
• 分類號: H01M8/0267;H01M8/0258
• 代理公司: 61200 西安通大專利代理有限責任公司
• 代理人: 李紅霖

本實用新型公開了一種燃料電池雙極板，包括陽極板、陰極板及兩片冷卻板，其中，陽極板與一片冷卻板自下到上依次疊加覆蓋連接，陰極板與另一片冷卻板自上到下依次疊加覆蓋連接，陽極板及陰極板與夾在陽極板和陰極板之間的膜電極組成一個燃料電池單元，陽極板的上表面設置有氫氣水平流通通道，陰極板的上表面設置有空氣水平流通通道，冷卻板的上表面設置有冷卻液水平流通通道；陽極板上、陰極板上及冷卻板上均開設有若干氫氣垂直流通通道、空氣垂直流通通道及冷卻液垂直流通通道，該雙極板的流動阻力較小，且能夠使得電池內部溫度場分布較為均勻。

技術領域

本實用新型屬于燃料電池領域，涉及一種燃料電池雙極板。

背景技術

目前，隨著化石燃料的大量使用，溫室效應已成為全球最緊迫的環境問題之一，因此產生了對新型清潔能源技術的強烈需求。燃料電池作為一種清潔能源正受到越來越多的關注。在各種類型的燃料電池中，質子交換膜燃料電池(PEMFC)是最有前途的一種，擁有著能量轉化效率高、工作溫度低、可使用多種燃料、無噪音及零排放等優點。

一個PEMFC單元是由雙極板(陽極板和陰極板)及夾在雙極板中間的膜電極組件(MEA)依次疊加組成。MEA負責電化學反應，而雙極板主要起支撐、集流、隔開燃料和氧化劑，并引導反應物均勻分配到電極各處，同時確保電池在工作時溫度分布均勻，及時排走反應產物和廢熱。

現有研究表明，若極板流場設計不合理，流動阻力較大，使得燃料和氧化劑供應不均，反應產生的水無法及時排走，會嚴重阻礙電化學反應的進行，同時破壞電池內部恒定均勻地溫度分布，造成PEMFC的性能、壽命下降。因此優化極板的流場設計，使得反應物的流場及電池內部的溫度場均勻分布，對于保證PEMFC的性能有重要意義。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種燃料電池雙極板，該雙極板的流動阻力較小，且能夠使得電池內部溫度場分布較為均勻。

為達到上述目的，本實用新型所述的燃料電池雙極板包括陽極板、陰極板及兩片冷卻板，其中，陽極板與一片冷卻板自下到上依次疊加覆蓋連接，陰極板與另一片冷卻板自上到下依次疊加覆蓋連接，陽極板及陰極板與夾在陽極板和陰極板之間的膜電極組成一個燃料電池單元；

其中，陽極板的上表面設置有氫氣水平流通通道，陰極板的上表面設置有空氣水平流通通道，冷卻板的上表面設置有冷卻液水平流通通道，且氫氣水平流通通道、空氣水平流通通道及冷卻液水平流通通道對齊；

陽極板上、陰極板上及冷卻板上均開設有若干氫氣垂直流通通道、空氣垂直流通通道及冷卻液垂直流通通道，陽極板上的氫氣垂直流通通道與陰極板上的氫氣垂直流通通道及冷卻板上的氫氣垂直流通通道對齊；陽極板上的空氣垂直流通通道與陰極板上的空氣垂直流通通道及冷卻板上的空氣垂直流通通道對齊；陽極板上的冷卻液垂直流通通道與陰極板上的冷卻液垂直流通通道及冷卻板上的冷卻液垂直流通通道對齊；

陽極板上的各氫氣垂直流通通道與氫氣水平流通通道相連通，陰極板上的各空氣垂直流通通道與空氣水平流通通道相連通，冷卻板上的各冷卻液垂直流通通道與冷卻液水平流通通道相連通。

所述氫氣水平流通通道的底部、空氣水平流通通道的底部及冷卻液水平流通通道的底部均設置有若干凸起。

各凸起的橫截面為水滴形結構、S形結構、Z字形結構、橢圓形結構及半橢圓形結構中的一種或兩種。

冷卻板上凸起的軸線與陽極板上凸起的軸線及陰極板上凸起的軸線均相垂直。

在陽極板上，各氫氣垂直流通通道分布于氫氣水平流通通道的左右兩側，且分別位于氫氣水平流通通道對角的位置處；

各空氣垂直流通通道分布于氫氣水平流通通道的左右兩側，且分別位于氫氣水平流通通道對角的位置處；

各冷卻液垂直流通通道分布于氫氣水平流通通道的前后兩側。