[發明專利]一種氫燃料電池用雙極板

在審

• 申請號: 202110709103.5
• 申請日: 2021-06-25
• 公開（公告）號: CN113451599A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 葉士海;何海平;劉映紅;鄒海平
• 申請（專利權）人: 瑞達新能源（廣州）有限公司;瑞達氫能源（贛州）有限公司
• 主分類號: H01M8/0243
• 分類號: H01M8/0243;H01M8/0234;H01M8/0239;H01M8/026;H01M8/1004
• 代理公司: 南昌華成聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 36126
• 代理人: 徐蒼

一種氫燃料電池用雙極板，涉及氫燃料電池設計制造技術領域。上述氫燃料電池用雙極板包括多孔石墨板間隙內填充有氟素填縫材料的陽極板和陰極板，陽極板的背面和陰極板的背面耦合形成冷卻流場；陽極板和陰極板背面耦合時，第一陽極歧口和第二陽極歧口形成第一連線，第一陰極歧口和第二陰極歧口形成第二連線，第一連線和第二連線交叉設置；陽極流場的凹槽和冷卻流場的凹槽偏位設置；陰極流場的凹槽和冷卻流場的凹槽偏位設置。上述氫燃料電池用雙極板通過在多孔石墨板間隙內填充氟素填縫材料，減少石墨板對水分的吸收，降低膨脹率，防止在受限空間內因膨脹壓強過大而造成石墨板破碎，極大程度上提高初始工作效率及避免損壞質子膜。

技術領域

本發明涉及氫燃料電池設計制造技術領域，具體而言，涉及一種氫燃料電池用雙極板。

背景技術

氫燃料電池是利用氫氧經催化劑化學反應，產生電與水的一種環保且輸出功率可控的電池。其基本原理是電解水的逆反應，把氫和氧分別供給陽極和陰極，氫通過陽極向外擴散和催化劑發生反應后，放出負電子通過外部的負載到達陰極。作為新型動力源，氫燃料電池具有一般燃料電池所具有的高效率、無污染、無噪聲、可連續工作等特點，并且具有功率密度高、工作溫度低、啟動快、使用壽命長等優點，因此，在固定電站、電動汽車、軍事、可移動電源等方面都具有廣闊的應用前景。

雙極板材料是燃料電池的核心部件，其性能直接影響電堆的工作效率、壽命和成本。雙極板占據了氫燃料電池成本的20％～35％，其不僅作為連接電池組導電作用，而且要分隔反應氣體與冷卻水，設計的流道使冷卻水能帶走電池工作中產生的熱量，更需要流道氣體有利于膜電極的氣體擴散能力。雙極板的材料種類多樣，其中，石墨板具有優良的導電性和抗腐蝕性。但是在工作過程中，石墨板容易吸收氣體中含有的水分造成膨脹率高的結果，大大影響了雙極板的初始工作效率，同時增大了破壞質子膜的概率。

發明內容

本發明提供一種氫燃料電池用雙極板，其通過在多孔石墨板間隙內填充氟素填縫材料，減少石墨板對水分的吸收，降低膨脹率，防止在受限空間內因膨脹壓強過大而造成石墨板破碎，極大程度上提高初始工作效率及避免損壞質子膜。

本發明的實施例是這樣實現的：

一種氫燃料電池用雙極板，其包括多孔石墨板間隙內填充有氟素填縫材料的陽極板和陰極板，陽極板的正面上設有陽極流場，陰極板的正面上設有陰極流場，且陽極板的背面和陰極板的背面耦合形成冷卻流場；

陽極板的兩端分別在寬度方向上依次設置有3個陽極板歧口，陽極板歧口和陽極流場之間設置有陽極流場擴散區，陽極板歧口包括對角線設置的第一陽極歧口和第二陽極歧口，第一陽極歧口和第二陽極歧口分別通過氫氣進氣口和氫氣出氣口連通至陽極流場擴散區；第二陽極歧口低于陽極流場，陽極流場的凹槽與冷卻流場的凹槽偏位設置；

陰極板的兩端分別在寬度方向上依次設置有3個陰極板歧口，陰極板歧口和陰極流場之間設置有陰極流場擴散區，陰極板歧口包括對角線設置的第一陰極歧口和第二陰極歧口，第一陰極歧口和第二陰極歧口分別通過氧氣進氣口和氧氣出氣口連通至陰極流場擴散區；第二陰極歧口低于陰極流場，陰極流場的凹槽與冷卻流場的凹槽偏位設置；

陽極板和陰極板背面耦合時，第一陽極歧口和第二陽極歧口形成第一連線，第一陰極歧口和第二陰極歧口形成第二連線，第一連線和第二連線交叉設置；陽極板歧口與陰極板歧口鏡像設置。

在本發明較佳的實施例中，上述設置在中間的兩個陰極板歧口和兩個陽極板歧口分別一一對應且耦合為冷凝水進口和冷凝水出口。

在本發明較佳的實施例中，上述冷凝水出口低于冷卻流場的流道。

在本發明較佳的實施例中，上述陽極流場擴散區和陰極流場擴散區包括陣列分布的導流凸起。

在本發明較佳的實施例中，上述陰極板歧口和陽極板歧口通過冷卻流場擴散區連通至冷卻流場，冷卻流場擴散區包括靠近冷卻流場且陣列分布的導流凸起和遠離冷卻流場且在長度方向上延伸的導流槽。