[實用新型]一種金屬雙極板和空冷質子交換膜燃料電池

有效

• 申請號: 202020447331.0
• 申請日: 2020-03-31
• 公開（公告）號: CN211829029U
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 麥建明
• 申請（專利權）人: 上海氫晨新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M8/026
• 分類號: H01M8/026;H01M8/0265;H01M8/1006
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 陳源源

本實用新型涉及一種金屬雙極板和空冷質子交換膜燃料電池，用于空冷質子交換膜燃料電池的金屬雙極板包括上下層疊設置的陽極板和陰極板，陰極板的中間段為波紋板，波紋板的每條溝槽被作為一根氣體通道，所有氣體通道橫向貫穿陰極板，波紋板上分布有多個過通孔，每個過通孔貫穿相鄰的兩根氣體通道。與現有技術相比，本實用新型通過在波紋板上設置貫穿相鄰兩根氣體通道的過通孔，使得開放空氣流場中，空氣可以經過通孔在陰極板的兩側交換，擾亂開放空氣流場的氣流，從而提高了氣體混合程度，促進陰極側氣體擴散層中的氣體擴散，提升電極在實際電堆運行過程中的有效面積，顯著提高了燃料電池整體的性能和比功率密度。

技術領域

本實用新型涉及燃料電池領域，尤其是涉及一種金屬雙極板和空冷質子交換膜燃料電池。

背景技術

空冷質子交換膜燃料電池是一種直接利用環境空氣作為冷卻劑與氧化劑，將燃料與氧化劑之間的化學能直接轉化為電能的發電裝置。空冷質子交換膜燃料電池和水冷質子交換膜燃料電池相比，其直接采用提供氧化劑的環境空氣作為冷卻劑，無需另外設計冷卻劑流場，因此可使雙極板結構大為簡化，同時也簡化了電堆運行的外圍輔助設備如散熱設備等，從而大幅降低了整套發電裝置的重量。

現有空冷質子交換膜燃料電池所采用的雙極板材質主要有石墨和金屬。采用金屬薄板沖壓而成的金屬雙極板比石墨雙極板重量更輕，強度更高，從而降低了整套發電裝置的重量，應用也越來越廣泛。如公開號為CN102683716B的中國實用新型專利公開了一種雙極板膜電極組合體，為典型的石墨材料雙極板結構；如公開號為CN101123313B的中國實用新型專利公開了一種燃料電池的金屬雙極板以及包括該金屬雙極板的燃料電池，為典型的金屬材料雙極板結構。

由上述專利內容可知，無論是典型的石墨雙極板還是典型的金屬雙極板，雙極板上的氣體流道均為平直狀，導致在氣體擴散層中的氣體擴散程度較低，從而影響到空冷質子交換膜燃料電池的性能和比功率密度。

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金屬雙極板和空冷質子交換膜燃料電池。

本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種用于空冷質子交換膜燃料電池的金屬雙極板，包括上下層疊設置的陽極板和陰極板，所述陰極板的中間段為波紋板，波紋板的每條溝槽被作為一根氣體通道，所有氣體通道橫向貫穿陰極板，所述的波紋板上分布有多個過通孔，每個過通孔貫穿相鄰的兩根氣體通道。

進一步地，過通孔的軸心線和氣體通道的軸線成一定夾角設置。

進一步地，每個過通孔的軸心線和氣體通道的軸線形成的夾角為45～90°。

進一步地，過通孔的開口處設有翻邊結構。

進一步地，所述的翻邊結構為帽檐式板件，翻邊結構和陰極板一體成型制造。

進一步地，過通孔水平多排設置在波紋板的每條側壁上。

進一步地，所述的波紋板為三角波結構、梯形波結構、圓弧波結構或者方波結構的金屬板。

一種空冷質子交換膜燃料電池，包括膜電極，以及如上所述的用于空冷質子交換膜燃料電池的金屬雙極板，相鄰的兩塊金屬雙極板中間封裝膜電極。

與現有技術相比，本實用新型具有以下優點：

1、本實用新型通過在波紋板上設置貫穿相鄰兩根氣體通道的過通孔，使得由各個氣體通道組成的開放空氣流場中，空氣可以經過通孔在陰極板的兩側交換，擾亂開放空氣流場的氣流，從而提高了氣體混合程度，促進陰極側氣體擴散層中的氣體擴散，提升電極在實際電堆運行過程中的有效面積，顯著提高了燃料電池整體的性能和比功率密度。

2、過通孔的設置減輕了雙極板的重量，有助于輕量化。