[實用新型]一種大功率金屬板燃料電池堆

有效

• 申請號: 202020131440.1
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN211879516U
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 張存滿;楊代軍;李冰;明平文;楚天闊;解蒙
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: H01M8/026
• 分類號: H01M8/026;H01M8/0263;H01M8/0265;H01M8/0276
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 丁云

本實用新型涉及一種大功率金屬板燃料電池堆，包括交錯設置的雙極板和膜電極，雙極板包括陽極板和陰極板，陽極板和陰極板的相對面分別設有陽極冷卻流道和陰極冷卻流道，非相對面分別對應設有燃料氣體流道和氧化氣體流道，陽極冷卻流道、陰極冷卻流道、燃料氣體流道和氧化氣體流道蝕刻成型，陽極板和陰極板相對面的陽極冷卻流道和陰極冷卻流道周側對稱設有密封槽，其中一個面上的密封槽內集成冷卻液流場密封件，組裝陽極板和陰極板時，冷卻液流場密封件擠壓嵌入另一個面上的密封槽中形成半粘合組合方式，陽極冷卻流道和陰極冷卻流道連通形成密封冷卻液腔。與現有技術相比，本實用新型大功率金屬板電堆密封效果好，散熱性能高，單體電壓一致性高。

技術領域

本實用新型涉及燃料電池技術領域，尤其是涉及一種大功率金屬板燃料電池堆。

背景技術

質子交換膜燃料電池(PEMFC)以氫氣作為燃料，具有高轉化效率、反應產物無污染的特點，是一種理想的交通領域用新能源載體。然而，由于目前燃料電池還存在一定的技術瓶頸，加上加氫基礎設施數量少，造成了燃料電池堆的使用成本居高不下的現狀。在燃料電池汽車商業化的早期，可實現定點加注并適于遠距離運輸的燃料電池重卡、集裝箱物流車、機車等日益受到重視；這就對大功率燃料電池堆的設計、開發和加工制造提出了迫切需求。

目前國內交通領域用燃料電池處于小規模應用階段，商業化推廣才剛起步；主流的電堆以30-60kW的功率等級為主，主要面向市內交通用大巴、公司通勤小巴和輕型物流車等市場。

100kW以上大功率電堆面積大、組件多、技術復雜，其成功開發需要攻破兩大瓶頸：1、設計大功率下傳質良好和廢熱排出迅速的金屬極板(尤其是陰極)；2、易于實現低成本、批量制造且易于密封(包括氫氣、空氣和冷卻液)的電堆密封技術。除此以外，還需要高性能膜電極組件(MEA)以及電堆集成與組裝技術進行配合。

實用新型內容

本實用新型的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種大功率金屬板燃料電池堆。

本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種大功率金屬板燃料電池堆，包括發電核心單元，所述的發電核心單元包括交錯設置的雙極板和膜電極，所述的雙極板包括相對設置的陽極板和陰極板，所述的陽極板和陰極板的相對面分別設有陽極冷卻流道和陰極冷卻流道，所述的陽極板和陰極板的非相對面分別對應設有燃料氣體流道和氧化氣體流道，所述的發電核心單元兩端分別設有正極集電板和負極集電板，所述的正極集電板外側設有流體分配板，所述的陽極冷卻流道、陰極冷卻流道、燃料氣體流道和氧化氣體流道蝕刻成型，所述的陽極板和陰極板相對面的陽極冷卻流道和陰極冷卻流道周側對稱設有密封槽，其中一個面上的密封槽內集成冷卻液流場密封件，組裝陽極板和陰極板時，所述的冷卻液流場密封件擠壓嵌入另一個面上的密封槽中形成半粘合組合方式，所述的陽極冷卻流道和陰極冷卻流道連通形成密封冷卻液腔。

所述的陽極冷卻流道和陰極冷卻流道交錯分布，形成交錯分流結構。

所述的陽極板上的燃料氣體流道包括多條緊密排布的蛇形流道，燃料氣體進口端和燃料氣體出口端分別位于陽極板的對角線位置處。

所述的燃料氣體流道靠近燃料氣體進口端設有用于將多條流道中的燃料氣體匯流并再分配的第一隔斷槽。

所述的陽極板上的陽極冷卻流道包括多條緊密排布的蛇形流道，冷卻液進口端和冷卻液出口端分別位于陽極板的另一對角線位置處。

所述的陰極板上的氧化氣體流道和陰極冷卻流道分別包括多條緊密排布的波紋流道，兩個面上的波紋流道對稱加工，正面波紋流道的脊對應反面波紋流道的槽，氧化氣體進口端和氧化氣體出口端對稱分布在陰極板兩端。

所述的氧化氣體流道靠近氧化氣體進口端設有用于將多條流道中的氧化氣體匯流并再分配的第二隔斷槽。