[發(fā)明專利]超大功率質(zhì)子交換膜燃料電池用石墨-金屬復(fù)合雙極板

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010052276.X
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111146469A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張義煌;李剛;陳杰;陸濛洲;謝祖成
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫威孚高科技集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號: H01M8/0258
• 分類號: H01M8/0258;H01M8/026;H01M8/0263;H01M8/0265;H01M8/0267;H01M8/04119;H01M8/04291;H01M8/04828
• 代理公司: 無錫市大為專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32104
• 代理人: 曹祖良

1.一種超大功率質(zhì)子交換膜燃料電池用石墨-金屬復(fù)合雙極板，包括陰極單極板和陽極單極板，陰極單極板和陽極單極板上設(shè)置有反應(yīng)流場、陽極反應(yīng)物進(jìn)口、陽極反應(yīng)物出口、陰極反應(yīng)物進(jìn)口及陰極反應(yīng)物出口，其特征在于，所述陽極反應(yīng)物進(jìn)口和陽極反應(yīng)物出口設(shè)置在陽極單極板的四周，陰極反應(yīng)物進(jìn)口和陰極反應(yīng)物出口設(shè)置在陰極單極板的四周，反應(yīng)流場設(shè)置在陰極單極板和陽極單極板的中央，包括由凹凸溝槽形成的流場單元及凸臺（9）與凸起溝槽組成的點(diǎn)狀溝槽分配流道，流場單元包括水平直型溝槽（7）和垂直直型溝槽（8），所述點(diǎn)狀溝槽分配流道的一端與水平直型溝槽（7）或垂直直型溝槽（8）連通，另一端分別與陽極反應(yīng)物進(jìn)口、陽極反應(yīng)物出口、陰極反應(yīng)物進(jìn)口或陰極反應(yīng)物出口連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超大功率質(zhì)子交換膜燃料電池用石墨-金屬復(fù)合雙極板，其特征在于，所述凸臺（9）向雙極板正面凸起，相互不連接的凸臺（9）與凸起溝槽形成點(diǎn)狀溝槽分配流道，點(diǎn)狀溝槽分配流道中凸起的溝槽比水平直型溝槽（7）及垂直直型溝槽（8）凸起的溝槽要低，點(diǎn)狀溝槽分配流道中凸臺（9）和凸起溝槽的總高度和水平直型溝槽（7）及垂直直型溝槽（8）的高度相同。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超大功率質(zhì)子交換膜燃料電池用石墨-金屬復(fù)合雙極板，其特征在于，所述陰極反應(yīng)物進(jìn)口包括陰極板空氣進(jìn)口（1）、陰極板水腔進(jìn)口（2）和陰極板氫氣進(jìn)口（3），陰極反應(yīng)物出口包括陰極板空氣出口（4）、陰極板水腔出口（5）和陰極板氫氣出口（6）；所述陽極反應(yīng)物進(jìn)口包括陰極板空氣進(jìn)口（1’）、陽極板水腔進(jìn)口（2’）和陽極板氫氣進(jìn)口（3’），陽極反應(yīng)物出口包括陽極板空氣出口（4’）、陽極板水腔出口（5’）和陽極板氫氣出口（6’）。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超大功率質(zhì)子交換膜燃料電池用石墨-金屬復(fù)合雙極板，其特征在于，所述點(diǎn)狀溝槽分配流道中每個凸臺（9）的上表面面積為 0.5-2mm² ，相鄰?fù)古_（9）之間間距為 1.0-2mm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超大功率質(zhì)子交換膜燃料電池用石墨-金屬復(fù)合雙極板，其特征在于，所述凹凸溝槽是沖壓形成的，雙極板正、背面的凹凸溝槽相互對應(yīng)，正面的凸起對應(yīng)背面的凹槽，正面凸起的上表面處在一個平面上；正面的凹槽對應(yīng)背面的凸起，背面的凸起也在一個平面上，正面的凹溝槽構(gòu)成陰極和陽極腔的流道，背面的凹溝槽構(gòu)成冷卻水腔的流道。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超大功率質(zhì)子交換膜燃料電池用石墨-金屬復(fù)合雙極板，其特征在于，所述陰極單極板由金屬沖壓而成，其水平直型溝槽（7）位于反應(yīng)流場的上部和下部，垂直直型溝槽（8）位于反應(yīng)流場的中間部分，水平直型溝槽（7）與垂直直型溝槽（8）的兩邊相連，除與水平直型溝槽（7）相連的垂直直型溝槽（8）外其他垂直直型溝槽（8）的長度相同，與水平直型溝槽（7）連接的垂直直型溝槽（8）的長度大于其他垂直直型溝槽（8）的長度。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超大功率質(zhì)子交換膜燃料電池用石墨-金屬復(fù)合雙極板，其特征在于，所述陽極單極板由石墨模壓而成，其垂直直型溝槽（8）位于反應(yīng)流場的左部和右部，水平直型溝槽（7）位于反應(yīng)流場的中間部分，垂直直型溝槽（8）與水平直型溝槽（7）的兩邊相連，除與垂直直型溝槽（8）相連的水平直型溝槽（7）外其他水平直型溝槽（7）的長度相同，與垂直直型溝槽（8）連接的水平直型溝槽（7）的長度大于其他水平直型溝槽（7）的長度，陽極單極板背面為平板，無流場。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超大功率質(zhì)子交換膜燃料電池用石墨-金屬復(fù)合雙極板，其特征在于，所述陰極單極板和陽極單極板上還設(shè)置有密封結(jié)構(gòu)（10），陽極反應(yīng)物進(jìn)出口和陰極反應(yīng)物進(jìn)出口完全相同，陽極單極板和陰極單極板相對搭接的部分構(gòu)成連續(xù)串接的水流分配流道。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超大功率質(zhì)子交換膜燃料電池用石墨-金屬復(fù)合雙極板，其特征在于，所述陰極單極板和陽極單極板的四角設(shè)置有定位防震缺口，缺口尺寸（10×10-25×25）mm²。

10.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的超大功率質(zhì)子交換膜燃料電池用石墨-金屬復(fù)合雙極板，其特征在于，所述反應(yīng)流場中，流體經(jīng)每個流場單元的路徑長度完全相同。