[發明專利]利于流體分配的質子交換膜燃料電池金屬雙極板

有效

• 申請號: 202110628699.6
• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113270608B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 任杰;施忠貴;郭亞卿;楊志祎;張洋
• 申請（專利權）人: 嘉寓氫能源科技（遼寧）有限公司
• 主分類號: H01M8/0263
• 分類號: H01M8/0263;H01M8/1006
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 張嶺;趙保迪

本申請涉及燃料電池的技術領域，尤其是涉及利于流體分配的質子交換膜燃料電池金屬雙極板，其包括基板、陰極板、陽極板及質子交換膜，所述基板相互背離的兩側分別開設有多條陽極槽和陰極槽，陽極槽與陰極槽的走向一致，相鄰的陽極槽、陰極槽間隔分布，陽極板固定嵌設于陰極槽內，陰極板固定嵌設于陰極槽內，基板還開設有與陽極槽走向一致的質子交換孔，質子交換膜固定嵌設于質子交換孔內，本申請具有優化金屬雙極板的流場，減少局部缺氣的風險，使燃料電池堆棧保持正常運行的效果。

技術領域

本申請涉及燃料電池的技術領域，尤其是涉及利于流體分配的質子交換膜燃料電池金屬雙極板。

背景技術

燃料電池是一種把燃料所具有的化學能直接轉換成電能的化學裝置，又稱電化學發電器。它是繼水力發電、熱能發電和原子能發電之后的第四種發電技術。由于燃料電池是通過電化學反應把燃料的化學能中的吉布斯自由能部分轉換成電能，不受卡諾循環效應的限制，因此效率高； 另外，燃料電池用燃料和氧氣作為原料，同時沒有機械傳動部件，故沒有噪聲污染，排放出的有害氣體極少。從節約能源和保護生態環境的角度來看，燃料電池是最有發展前途的發電技術。

燃料電池的主要構成組件為：電極、電解質隔膜與集電器。集電器又稱作雙極板，具有收集電流、分隔氧化劑與還原劑、疏導反應氣體等功用，集電器的性能主要取決于其材料特性、流場設計及其加工技術。

針對上述中的相關技術，發明人認為存在有以下缺陷：金屬雙極板的流場往往存在設計缺陷，導致局部缺氣，局部缺氣將會導致電化學反應不均勻，出現局部過熱甚至燒穿質子交換膜導致燃料電池堆棧損壞。

發明內容

為了優化金屬雙極板的流場，減少局部缺氣的風險，使燃料電池堆棧保持正常運行，本申請提供利于流體分配的質子交換膜燃料電池金屬雙極板。

本申請提供的利于流體分配的質子交換膜燃料電池金屬雙極板采用如下的技術方案：一種利于流體分配的質子交換膜燃料電池金屬雙極板，包括基板、陰極板、陽極板及質子交換膜，所述基板相互背離的兩側分別開設有多條陽極槽和陰極槽，陽極槽與陰極槽的走向一致，相鄰的陽極槽、陰極槽間隔分布，陽極板固定嵌設于陰極槽內，陰極板固定嵌設于陰極槽內，基板還開設有與陽極槽走向一致的質子交換孔，質子交換膜固定嵌設于質子交換孔內。

通過采用上述技術方案，氫分子在陰極板附近發生電化學反應失去電子成為氫離子，電子流經陰極板產生電能；氫離子穿過質子交換膜與陽極板附近的氧氣發生電化學反應生成水。與傳統的由陽極板、質子交換膜及陰極板構成的金屬雙極板構造相比，本申請獨特的雙極板結構能夠優化金屬雙極板的流場，減少金屬雙極板局部缺氣的風險，使燃料電池堆棧保持正常運行。

可選的，所述陽極槽、陰極槽往復彎折延伸，陽極板、陰極板往復彎折延伸。

通過采用上述技術方案，使陽極板、陰極板往復彎折延伸，能夠增加陽極板、陰極板供給燃料氣體的流量，增加雙極板的有效工作面積，提高燃料電池的發電效率。

可選的，自所述基板的一側向另一側，陽極槽與陰極槽相互交錯分布。

通過采用上述技術方案，自基板的一側向另一側，使陽極槽與陰極槽相互交錯分布，能夠改善金屬雙極板的流場分布，優化金屬雙極板的結構，增加質子交換膜的體積，提高燃料電池的發電效率。

可選的，所述質子交換孔內固設有加強板。

通過采用上述技術方案，加強板能夠加強基板的結構強度，使金屬雙極板的結構性能更加穩固，整體性更佳。

可選的，所述加強板有多片，每個質子交換孔內的所有加強板間隔分布。

通過采用上述技術方案，多片加強板能夠進一步加強基板的結構強度，進一步提高基板的結構穩定性，進而提高整個燃料電池堆棧的結構性能，使其更加安全穩定地運行。