[發(fā)明專利]一種對稱式燃料電池雙極板

有效

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• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號(hào): CN112615021B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱維;任致行;龐森;謝佳平;沈軍
• 申請（專利權(quán)）人: 海卓動(dòng)力（青島）能源科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M8/0258
• 分類號(hào): H01M8/0258;H01M8/0263;H01M8/0267;H01M8/0213
• 代理公司: 青島致嘉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 37236
• 代理人: 張曉艷

本發(fā)明提供了一種對稱式燃料電池雙極板，包括背面相連接的陽極板和陰極板，該陽極板上設(shè)有陽極流場，該陰極板上設(shè)有陰極流場，且陽極板和陰極板背面耦合構(gòu)成冷卻流場；該陽極板上還設(shè)有第一陽極歧口和第二陽極歧口，該第一陽極歧口和第二陽極歧口分別通過陽極流場進(jìn)氣口和陽極流場排氣口，連通該陽極流場；該陰極板上還設(shè)有第一陰極歧口和第二陰極歧口，該第一陰極歧口和第二陰極歧口分別通過陰極流場進(jìn)氣口和陰極流場排氣口，連通該陰極流場；該陽極流場進(jìn)氣口和陰極流場排氣口設(shè)于同一端，且使氫氣流場過渡區(qū)與空氣流場過渡區(qū)形狀完全對稱或者鏡像對稱，提高了燃料電池整堆性能降低設(shè)計(jì)難度，減少開發(fā)周期。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于燃料電池設(shè)計(jì)制造技術(shù)領(lǐng)域，具體的涉及一種流場的對稱式燃料電池雙極板。

背景技術(shù)

燃料電池是一種通過氫氣和氧氣電化學(xué)反應(yīng)而發(fā)電的裝置，反應(yīng)產(chǎn)物為水，是應(yīng)用前景廣闊、潛力巨大的清潔能源。燃料電池因通過電極反應(yīng)直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽阅芰哭D(zhuǎn)換效率不受“卡諾循環(huán)”限制。

其中，質(zhì)子交換膜燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率高達(dá)60％～80％，實(shí)際使用效率則是普通內(nèi)燃機(jī)的兩倍。質(zhì)子交換膜燃料電池的核心是MEA組件及雙極板，MEA是將兩張噴涂有Nafion溶液及Pt催化劑碳纖維紙電極置于經(jīng)預(yù)處理的質(zhì)子交換膜兩側(cè)，使催化劑靠近質(zhì)子交換膜，在一定溫度和壓力下模壓制成，雙極板用于為氫氣和氧氣提供氣體分配槽道，隔絕燃料與氧化劑，導(dǎo)電及傳導(dǎo)電化學(xué)反應(yīng)熱，并為MEA組件提供支撐結(jié)構(gòu)。

雙極板常用石墨材料制作，現(xiàn)有的石墨雙極板，存在氫氣在進(jìn)入活化區(qū)域時(shí)分配不均勻問題，極大的影響燃料電池整堆性能；同時(shí)，兩側(cè)分配區(qū)獨(dú)立設(shè)計(jì)，匹配性難以保證，且加大了設(shè)計(jì)工作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種對稱式燃料電池雙極板，以解決現(xiàn)有燃料電池雙極板雙極板分配區(qū)設(shè)計(jì)困難，氫空兩側(cè)分配區(qū)需獨(dú)立設(shè)計(jì)的問題。

具體方案如下：一種對稱式燃料電池雙極板，包括背面相連接的陽極板和陰極板，該陽極板上設(shè)有陽極流場，該陰極板上設(shè)有陰極流場，且陽極板和陰極板背面耦合構(gòu)成冷卻流場，

該陽極板上還設(shè)有第一陽極歧口和第二陽極歧口，該第一陽極歧口和第二陽極歧口分別通過陽極流場進(jìn)氣口和陽極流場排氣口，連通該陽極流場；

該陰極板上還設(shè)有第一陰極歧口和第二陰極歧口，該第一陰極歧口和第二陰極歧口分別通過陰極流場進(jìn)氣口和陰極流場排氣口，連通該陰極流場；

該陽極流場進(jìn)氣口與該陽極流場之間還設(shè)有陽極流場進(jìn)氣過渡區(qū)；該陰極流場排氣口與該陰極流場之間還設(shè)有陰極流場排氣過渡區(qū)；

該陽極流場進(jìn)氣過渡區(qū)與該陰極氣流場排氣過渡區(qū)鏡像或者對稱設(shè)置。

本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案為：定義第一陽極歧口至第二陽極歧口方向?yàn)殚L度方向，垂直長度方向?yàn)閷挾确较颍?/p>

該陽極流場排氣口與該陽極流場之間還設(shè)有陽極流場排氣過渡區(qū)；該陰極流場進(jìn)氣口與該陰極流場之間還設(shè)有陰極流場進(jìn)氣過渡區(qū)；該陽極流場排氣過渡區(qū)與該陰極氣流場進(jìn)氣過渡區(qū)鏡像或者對稱。

本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案為：該第一陽極歧口與第二陰極歧口分別設(shè)于一端寬度方向的兩側(cè)；同樣的，該第二陽極歧口與該第一陰極歧口分別設(shè)于另一端寬度方向的兩側(cè)；

在寬度方向上，該第一陽極歧口和第二陽極歧口異側(cè)設(shè)置，該第一陰極歧口和第二陰極歧口異側(cè)設(shè)置。

本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案為：該陽極流場進(jìn)氣口和陰極流場排氣口設(shè)于寬度方向相對兩側(cè)；該陽極流場排氣口與該陰極流場進(jìn)氣口進(jìn)氣口也設(shè)于寬度方向相對兩側(cè)。

本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案為：該第一陽極歧口與第二陰極歧口的底端結(jié)構(gòu)相同，且第一陽極歧口的高度小于第二陰極歧口高度；

該第二陽極歧口與第一陰極歧口的底端結(jié)構(gòu)相同，且第二陽極歧口的高度小于第一陰極歧口高度；