[實用新型]改進公用管道和流體通道的質子交換膜燃料電池雙極板

有效

• 申請號: 201921454597.1
• 申請日: 2019-09-03
• 公開（公告）號: CN210224176U
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 付宇;傅云峰
• 申請（專利權）人: 上海驥翀氫能科技有限公司
• 主分類號: H01M8/0258
• 分類號: H01M8/0258
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 郭春遠

改進公用管道和流體通道的質子交換膜燃料電池雙極板,包括陰極板體(1)和陽極板體(2)；陰極進口公用管道(112)與陰極出口公用管道(114)厚度方向截面面積之比1：1.08；陰極流場進口通道(113)與陰極流場出口通道(115)厚度方向截面面積之比1：1.04；通過改進設計雙極板公用管道，使得陰極、陽極和冷卻劑進口公用管道以及流場進口通道分別略小于陰極、陽極和冷卻劑出口公用管道和流場出口通道，不增大燃料電池產物排出阻力，有利于燃料電池陰極反應環境動態平衡和反應物濃度均勻分布，確保燃料電池工作環境穩定，能效管理合理，既可以實現冷卻劑熱平衡，同時實現反應物供應和生成物及過量反應物的排出之間的平衡，確保燃料電池穩定高效工作。

技術領域

本實用新型涉及質子交換膜燃料電池雙極板結構改進技術，尤其是改進公用管道和流體通道的質子交換膜燃料電池雙極板。

背景技術

質子交換膜燃料電池(PEMFC)是一種將燃料和氧化劑中的化學能直接轉化為電能的電化學轉換裝置，質子交換膜燃料電池陽極通入燃料為氫氣，陰極通入空氣，空氣中的氧氣作為陰極的反應氣體。PEMFC主要構成核心部件除了膜電極以外，雙極板同樣是PEMFC重要核心部件，是構成PEMFC電池體積和重量的主要部分，它具有獨特的阻氣、收集電流、分配氣體重要作用。燃料電池結構和工作主要有三種物質流，分別是電池的陰陽極物質流和冷卻物質流，陰極物質一般是氧氣或含氧的空氣等，陽極物質一般是氫氣或含惰性氣體的氫氣，冷卻物質一般是水，有的小功率電池僅有陰陽極，調節燃料電池溫度主要依靠陰陽極物質流動和環境。三種物質流在雙極板上分別在三個互為密封的腔室流動，并且是在特定設計的流場內流動。三種物質流進入雙極板的流動方向根據具體的設計確定，一般設計陰陽極互為逆向流動。質子交換膜燃料電池雙極板主要有三個功能，即導電、導熱和提供化學反應環境。提供化學反應環境就要管理化學反應，包括冷卻劑、反應物和生成物的的物料平衡及能量效率。

質子交換膜燃料電池雙極板由陰極板、陽極板組成，雙極板與膜電極裝置組合，在雙極板和膜電極之間形成陰極腔和陽極腔，陰極板和陽極板或疊合形成冷卻劑腔。雙極板公用管道包括反應物的進出口總管、生成物的進出口總管和冷卻劑的進出口總管，雙極板流體通道包括公用管道進出燃料電池活性區流場的管道。質子交換膜燃料電池是單節或多節雙極板和膜電極組合而成，在陰極腔通入氧氣或空氣，在陽極腔通入氫氣，在膜電極上發生燃料電池反應，輸出電能，在冷卻劑腔通入水，對電池進行熱管理。陰極腔、陽極腔和/或冷卻劑腔均有相應物料的進出口公用管道，以及從公用管道進出各腔的通道。公用管道和通道的結構和截面設計影響燃料電池的物料流動阻力和阻力分配，設計合理將能發揮燃料電池的性能和效率。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供改進公用管道和流體通道的質子交換膜燃料電池雙極板，解決以上技術問題。

本實用新型的目的將通過以下技術措施來實現：包括陰極板體和陽極板體；陰極板體和陽極板體外形相同，結構對稱；陰極板體和陽極板體沖壓成型表面邊緣有不連續鏤空區域，中部有直槽型凸凹結構；

陰極板體中部橫向有一組由直槽流道構成的陰極板流場，陰極板流場左、右二端外分別有點狀凸凹結構形成的與陰極板流場兩端連通的陰極板流場進出口分配段，在這二個陰極板流場進出口分配段二邊外側分別有二段直槽結構，其中左下方為陰極板陽極流場出口通道，左上方為陰極流場進口通道，右下方為陰極流場出口通道，右上方為陰極板陽極流場進口通道，在陰極板陽極流場出口通道外側為鏤空結構的陰極板陽極出口公用管道，在陰極流場進口通道外側為鏤空結構的陰極進口公用管道，在陰極流場出口通道外側為鏤空結構的陰極出口公用管道，陰極板陽極流場進口通道外側為鏤空結構的陰極板陽極進口公用管道；同時，在陰極板流場左部上、下側分別有直槽結構陰極板冷卻劑流場進口通道，在陰極板流場右部上、下側分別有直槽結構陰極板冷卻劑流場出口通道，在上、下二陰極板冷卻劑流場進口通道外側分別有鏤空結構陰極板冷卻劑進口公用管道，在上、下二陰極板冷卻劑流場出口通道外側分別有鏤空結構陰極板冷卻劑出口公用管道；