[發明專利]一種用于燃料電池的三角形雙極板

有效

• 申請號: 202210903129.8
• 申請日: 2022-07-29
• 公開（公告）號: CN115064720B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 胡金義;秦珩;賀星;梁前超
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: H01M8/0263
• 分類號: H01M8/0263;H01M8/0247;H01M8/0256;H01M8/0297
• 代理公司: 北京盛詢知識產權代理有限公司 11901
• 代理人: 張焱

本發明公開一種用于燃料電池的三角形雙極板，其特征在于：包括膜電極組件，膜電極組件的兩側分別設有三角形雙極板，三角形雙極板包括陰極板和陽極板，陰極板與膜電極組件之間設有陰極流道，陰極流道分別與陰極板和膜電極組件之間連通，陽極板和膜電極組件之間設有陽極流道，陽極流道分別與陽極板和膜電極組件連通，陰極流道和陽極流道的形狀為三角形，陰極流道內通入陰極反應氣，陽極流道內通入陽極反應氣。本發明的燃料電池兩組膜電極組件之間通過三角形雙極板相連接，三角形雙極板同時具有導流、集流、支撐各組件的作用。

技術領域

本發明涉及電化學燃料電池領域，特別是涉及一種用于燃料電池的三角形雙極板。

背景技術

常規燃料電池由雙極板和膜電極組件組成，雙極板由肋板和極板組成，雙極板是影響燃料電池內部氣-熱-水分布的主要因素，研究雙極板主要路線是開展雙極板形狀的研究，一是雙極板上面肋板形狀的研究，如左右和上下波浪形肋板、缺口形肋板、蛇形肋板、平行肋板等相關形狀的研究，二是雙極板流道內部結構的研究，如加入擋板的樣式、數量和位置、三維阻塞塊、仿生流道等。通過雙極板形狀的優化設計可增強燃料電池內部氣-熱-水均勻分布，從而提高燃料電池輸出功率。而影響燃料電池大范圍應用的主要阻礙一是燃料電池的加工成本，復雜的流道結構如擋板形、三維阻塞塊、仿生流道等可以增強傳質，提高燃料電池內部氣-熱-水均勻分布，固然可增強燃料電池輸出性能，這無疑會大幅度增加了加工成本；二是電堆體積較大的問題，如平行流道、蛇形流道、波浪形流道等垂直型肋板結構易于加工，但存在著體積較大、傳質效果較差、體積能量密度較差等缺陷，難以應用在對體積要求較為嚴格的乘用車上面。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于燃料電池的三角形雙極板，以解決上述現有技術存在的問題。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：本發明提供一種用于燃料電池的三角形雙極板，其特征在于：包括膜電極組件，所述膜電極組件的兩側分別設有三角形雙極板，所述三角形雙極板包括陰極板和陽極板，所述陰極板與所述膜電極組件之間設有陰極流道，所述陰極流道分別與所述陰極板和所述膜電極組件之間連通，所述陽極板和所述膜電極組件之間設有陽極流道，所述陽極流道分別與所述陽極板和所述膜電極組件連通，所述陰極流道和所述陽極流道的形狀為三角形，所述陰極流道內通入陰極反應氣，所述陽極流道內通入陽極反應氣。

優選的，所述膜電極組件包括膜，所述膜的兩側分別固接有陽電極和陰電極，所述陽電極位于靠近所述陽極流道的一側且與所述陽極流道連通，所述陰電極位于靠近所述陰極流道的一側且與所述陰極流道連通。

優選的，所述陽電極和所述陽極流道之間設有陽極擴散層，所述陰電極和所述陰極流道之間設有陰極擴散層。

優選的，所述三角形雙極板的厚度為0.5sinθ。

優選的，所述三角形雙極板頂角處的實體厚度h與垂直型雙極板的極板厚度相同。

優選的，所述陰極流道和所述陽極流道為等腰三角形，所述等腰三角形的寬和高分別為1mm。

本發明公開了以下技術效果：(1)本發明通過對原垂直型肋板左右旋轉一定的角度形成三角形流道，三角形肋板直接構成三角形雙極板，三角形雙極板同時具有集流、導流、支撐膜電極組件的作用，集垂直型肋板和極板功能與一體，減少燃料電池體積。

(2)本發明通過三角形雙極板設計，優化了反應氣的縱向分布，反應氣量靠近膜電極方向逐漸增加，提高反應氣利用率。

(3)本發明三角形雙極板構型簡單，提升性能顯著，加工成本較低，易于大面積推廣應用。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。