[發明專利]雙極板及包含其的單電池

在審

• 申請號: 202110507404.X
• 申請日: 2021-05-10
• 公開（公告）號: CN113097525A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 張亞偉;楊敏;黃騰達;季文姣
• 申請（專利權）人: 上海電氣集團股份有限公司
• 主分類號: H01M8/0258
• 分類號: H01M8/0258
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 楊東明;羅洋

本發明公開了一種雙極板及包含其的單電池，其中雙極板，用于燃料電池，雙極板包括至少一個用于氣體流通的氣體流道，雙極板上還具有排水通道，排水通道沿著水流方向具有進口端和出口端，進口端連通于所有的氣體流道，排水通道的出口端延伸至氣體流道的下方并與雙極板的外部相連通。雙極板采用以上的結構形式，有利于雙極板內液態水的排出進而防止液態水堵塞氣體流道，以防止堵水造成整根氣體流道或者大段氣體流道內流入的氣體量少造成欠氣現象，進而影響燃料電池的性能。而且氣體流道內的氣體還可以通過排水通道流至不同的氣體流道內，進而實現氣體在不同氣體流道內的流量分配，進而提高雙極板的傳質效果。

技術領域

本發明涉及燃料電池領域，特別涉及一種雙極板及包含其的單電池。

背景技術

燃料電池是一種發電系統，是利用電化學方法將化學能直接轉換成燃料電池組中的電能。燃料電池不但可以應用到工業、家用電器和車輛，還可以應用到諸如便攜設備等小規模電力和電子設備的電力供應。

燃料電池的主要核心部件是膜電極和雙極板，其中膜電極主要由催化劑層、擴散層、質子交換膜等組成，雙極板分為陰極雙極板和陽極雙極板。燃料電池運行時，燃料氣體通過陽極雙極板，氧化劑通過陰極雙極板，并在膜電極兩側發生電化學反應。當燃料電池工作在大電流高功率狀態時，需要大量燃料氣體和氧化劑氣體進入燃料電池膜電極，同時要從膜電極排出大量電化學反應產生的生成水。如果不能及時的將燃料電池電化學反應所需燃料氣體和氧化劑氣體及時送入膜電極，不能及時將燃料電池尾氣和生成水排出膜電極，燃料電池就會發生傳質極化現象和水淹現象，影響燃料電池性能的進一步提高，甚至劣化燃料電池的性能。因此，提高燃料電池內部的傳質能力和排水能力，對于大電流高功率運行的燃料電池是非常重要的。

現有技術中有通過在流道溝槽內設置多個梯形凸起部，當氣體從流道的上游向下游流動的過程中，遇到設置在流道底部的凸起部時，流道的橫截面積減小，流速降低，氣體的壓力提高，把流道內的氣體推向膜電極的氣體擴散層進而進入電極，從而提高燃料電池的傳質能力，以提高燃料電池的性能。但是，采用這種方式，只增強了氣體的傳質能力，并沒有解決液態水的排水問題，如果液態水無法及時排出，很容易堵塞流道，進而影響傳質，甚至造成水淹。

當然也有通過將流道溝槽設置成臺階形式，變截面流道能對反應氣流動進行擾動，使得流經流道的氣體產生紊流，增強氣體的擴散能力；將陰極雙極板采用中間流道深度大于外側流道深度的結構，能消除氧氣經由氧氣進氣口通過過渡區傳輸到流道入口的路徑不同而導致流速分布不均，提升極板各區域功率密度均勻性，增強流道的排水性。但是，采用這種結構形式，存在結構復雜，陽極側雙極板和陰極側雙極板匹配受限等問題。

綜上，現有技術中通過不同的技術手段來改進燃料電池的傳質均勻性，而對于燃料電池系統的排水依然依賴反應氣體來將液態水吹掃出雙極板。但是依然存在排水性能不好，導致雙極板被堵塞甚至水淹的情況發生。

發明內容

本發明要解決的技術問題是為了克服現有技術中的燃料電池電堆中的雙極板排水性能差等的缺陷，提供一種雙極板及包含其的單電池。

本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題：

一種雙極板，用于燃料電池，所述雙極板上具有至少一個用于輸送反應氣體的氣體流道，其特點在于，所述雙極板上還具有排水通道，所述排水通道沿著水流方向具有進口端和出口端，所述進口端連通于每一個所述氣體流道，所述排水通道的出口端延伸至所述氣體流道的下方并與所述雙極板的外部相連通。