[發明專利]一種新型氫燃料電池金屬雙極板

在審

• 申請號: 202010599469.7
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111668506A
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 侯金亮;董志亮;江洪春;于強;秦連慶;唐廷江
• 申請（專利權）人: 武漢雄韜氫雄燃料電池科技有限公司
• 主分類號: H01M8/0206
• 分類號: H01M8/0206;H01M8/0258;H01M8/0267;H01M8/0276
• 代理公司: 北京匯信合知識產權代理有限公司 11335
• 代理人: 王艷波

本發明公開了一種新型氫燃料電池金屬雙極板，包括焊接在一起的陽極單板和陰極單板，所述陽極單板和陰極單板結構相同，還包括進口通道區、進口端流道過渡區、流場流道區、出口端流道過渡區、出口通道區、密封線區及焊接線區，該雙極板采用金屬材質壓模成型，成型質量好，質量輕，生產效率高，熱傳導性能好，提高了氫燃料電池的散熱性能，該金屬雙極板改進了流道過渡區的結構和優化了雙極板細部結構尺寸，增加了密封線區，使燃料、氧化劑及陽極單板和陰極單板之間的冷卻液的流通和分配更加均勻。

技術領域

本發明涉及氫燃料電池技術領域，尤其是一種新型氫燃料電池金屬雙極板。

背景技術

質子交換膜燃料電池(PEMFC)以其高效率、高比能量、低污染被認為是一種具有潛力的清潔能源。雙極板是PEMFC的關鍵組成部分，不僅占據電池重量的70％～80％，而且在電池生產成本中也占據相當大的比例，它具有機械支撐膜電極、隔離和分布反應物、收集并傳導電流的功能，同時，還擔負整個電池系統的散熱功能和排水功能。

現今傳統雙極板主要采用石墨材料，通過模壓成型各種流道形狀。但石墨雙極板不僅厚且重，增加了整個電池系統的重量，而且石墨雙極板的機械強度低、導電阻力大、加工成本高等缺點，一直制約著電池系統整體性能的提升。

并且，現有金屬雙極板與MEA間在密封燃料和氧化劑時采用的是大面積壓縮密封墊來達到密封效果，但這種方式只能針對小功率電堆、進氣壓力不大的情況有密封效果；對一些需求高壓進氣的大功率電堆來說，這種方式存在氣體泄露的風險。此外，現有的很多金屬雙極板中間冷卻流道的流通并不理想，冷卻液分配均勻性存在問題。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提出了一種新型氫燃料電池金屬雙極板，采用金屬材質壓模成型，成型質量好，質量輕，生產效率高，熱傳導性能好，提高了氫燃料電池的散熱性能，該金屬雙極板改進了流道過渡區的結構和優化了雙極板細部結構尺寸，增加了密封線區，使燃料、氧化劑及陽極單板和陰極單板之間的冷卻液的流通和分配更加均勻。

一種新型氫燃料電池金屬雙極板，包括焊接在一起的陽極單板和陰極單板，所述陽極單板和陰極單板結構相同，包括進口通道區、進口端流道過渡區、流場流道區、出口端流道過渡區、出口通道區、密封線區及焊接線區；

所述進口通道區包括燃料進口、冷卻劑進口及氧化劑進口，所述出口通道區包括燃料出口、冷卻劑出口及氧化劑出口，氧化劑進口和氧化劑出口的截面積分別不小于燃料進口和燃料出口的截面積，所述燃料進口、燃料出口、氧化劑進口及氧化劑出口的脊背開設有多個出氣孔；

所述進口端流道過渡區和出口端流道過渡區將燃料進口、流場流道區及燃料出口或者氧化劑進口、流場流道區及氧化劑出口連通，所述進口端流道過渡區和出口端流道過渡區均設有大凸臺、小凸臺及多個條狀分流部，所述大凸臺與流場流道區銜接，所述條狀分流部與大凸臺部分重疊，所述小凸臺設置在大凸臺上，所述大凸臺的高度不大于小凸臺的高度，所述條狀分流部、流場流道區及小凸臺的頂部在同一水平面上；

所述密封線區設于各個進氣口和出氣口的外側，陽極單板和陰極單板密封線區之間的間隙為冷卻液流道，所述焊接線區設于燃氣進口、燃氣出口、氧化劑進口及氧化劑出口的密封線區的外側，所有整個陽極單板和陰極單板的外邊緣也設有焊接線區，焊接線區用于固定陽極單板和陰極單板。

作為上述技術方案的優選，所述陽極單板和陰極單板采用不銹鋼薄板模壓成型。

作為上述技術方案的優選，所述焊接線區的模壓深度與流場流道區的模壓深度一致，所述密封線區的模壓深度小于焊接線區的模壓深度。

作為上述技術方案的優選，所述密封線區的模壓深度為0.4～0.6倍的焊接線區的模壓深度。

作為上述技術方案的優選，所述大凸臺的高度為0.4～0.5倍的小凸臺的高度。