[發明專利]一種燃料電池復合構造極板

在審

• 申請號: 202111346123.7
• 申請日: 2021-11-15
• 公開（公告）號: CN114243048A
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 李夷非
• 主分類號: H01M8/0239
• 分類號: H01M8/0239;H01M8/0258;H01M8/1007
• 代理公司: 紹興市寅越專利代理事務所(普通合伙) 33285
• 代理人: 陳澤元

本發明提供一種燃料電池復合構造極板，涉及燃料電池領域，包括依次疊合的陰極板、膜電極、陽極板，所述陰極板與膜電極之間形成有陰極通道，所述陽極板與膜電極之間形成有陽極通道，所述陰極板、陽極板的兩端鑲嵌有流場基板，所述流場基板由疏水性材料而成，所述流場基板上設置有流場出口以及與其相連通的流場出口通道，所述流場出口通道與陰、陽極出入口鑲嵌卡合。通過設置由疏水性材料制成的流場基板，樹脂流場具備100°以上的水接觸角，因此可以防止公共通道內倒吸的液態水和生成水在出口處附近快速結冰，從而避免液態水結冰后阻礙電堆啟動，同時減少倒吸水還可以減少當片電池的氣體壓力損失保證電池進氣量充足。

技術領域

本發明涉及燃料電池技術領域，具體為一種燃料電池復合構造極板。

背景技術

燃料電池動力系統將燃料和氧化劑轉換成電。一種燃料電池動力系統采用質子交換膜(以下稱為“PEM”)以催化方式利于燃料(例如氫)和氧化劑(例如空氣或氧氣)反應而發電。PEM是一種固體聚合物電解質，其利于質子在燃料電池動力系統通常采用的一組燃料電池的每一個體燃料電池中從陽極遷移到陰極。

在燃料電池動力系統的典型燃料電池組中，個體燃料電池形成供各種反應物和冷卻流體流過的通道，即本申請的中的陰極通道和陽極通道。

然而車用燃料電池電堆冷啟動時存在兩個問題：第一，在氣溫較低的區域，反應區(陰極通道和陽極通道)的生成水流至出口處時會冷凝成冰，從而阻塞出口導致當次啟動失敗。第二，啟停后出口公共通道內殘留水會倒吸回到出口附近，冰點條件下會凍結成冰導致下次啟動失敗。

通常使用加熱片的方式在啟動時來加熱電堆，但是加熱片消耗能量多，同時增加成本，增加體積。

發明內容

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種燃料電池復合構造極板，解決了上述背景技術中提出的問題。

(二)技術方案

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：一種燃料電池復合構造極板，包括依次疊合的陰極板、膜電極、陽極板，所述陰極板與膜電極之間形成有陰極通道，所述陽極板與膜電極之間形成有陽極通道，所述陰極板、陽極板的兩端鑲嵌有流場基板，所述流場基板由疏水性材料制成，實際生產時，可用3D打印工藝(小批量生產)或者開模鍛造(大批量生產)。所述流場基板上設置有流場出口以及與其相連通的流場出口通道，所述流場出口通道與陰、陽極出入口鑲嵌卡合。

優選的，所述陰極通道的兩端為陰極入口和陰極出口，所述陽極通道的兩端為陽極入口和陽極出口，所述流場出口通道可嵌入陰極入口或陰極出口或陽極入口或陽極出口，所述流場基板上設置有用于卡在出入口處的固定爪。

優選的，所述流場基板的材質為熱可塑性樹脂。

優選的，所述流場基板與陰極板、陽極板鑲嵌的間隙處通過粘性材料粘合。

優選的，所述陰極通道和陽極通道內均涂有親水涂層。

(三)有益效果

本發明提供了一種燃料電池復合構造極板。具備以下有益效果：

1、該燃料電池復合構造極板，通過設置由疏水性材料制成的流場基板，具備140°以上的水接觸角，因此可以防止公共通道內的液態水倒吸。同時可以延長水在通道出口處附近凍結，使液態水有足夠時間在凝結成冰前排出電池。

附圖說明

圖1為本發明的整體拆分結構示意圖；

圖2為本發明的流場基板示意圖；

圖3為本發明的流場基板與雙極板鑲嵌局部示意圖；

圖4為本發明的接觸角與凝結溫度的關系圖；