[發明專利]燃料電池單電池及其極板

在審

• 申請號: 202310086420.5
• 申請日: 2023-01-19
• 公開（公告）號: CN116031429A
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 邵恒;李冬冬;王淼;唐厚聞;李紅濤
• 申請（專利權）人: 上海氫晨新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M8/026
• 分類號: H01M8/026;H01M8/1004
• 代理公司: 深圳紫藤知識產權代理有限公司 44570
• 代理人: 侯東廷

本申請實施例公開了燃料電池單電池及其極板。燃料電池單電池，包括朝向燃料電池膜電極的膜電極組件；兩個氣體擴散層，分別貼合在膜電極組件的兩側；兩個燃料電池極板，兩個極板的脊部分別與對應氣體擴散層的外側貼合。燃料電池極板包括朝向燃料電池膜電極的多個脊部和多個槽部；多個脊部和多個槽部相間設置；槽部供反應氣體流動，在底部兩側貼合脊部側壁處分別設置有凸臺；燃料電池工作時產生的液滴在脊部側壁的親水程度下能夠保持穩定的最大高度尺寸為H1；凸臺至脊部的高度為H2，H2滿足以下條件：H2＜H1。本申請可以加快燃料電池內部水排出，避免脊部側壁水滴截面突變造成反應氣體波動，降低排水過程中水滴對燃料電池發電效率的影響。

技術領域

本申請涉及燃料電池領域，具體而言，涉及燃料電池單電池及其極板。

背景技術

在質子交換膜燃料電池中，燃料氣體經過陽極氣體擴散層到達催化劑層，在催化劑的作用下發生電極反應，該電極反應產生的電子通過催化劑層的傳導流經外電路到達陰極，同時氫離子在質子交換膜的作用下到達陰極；氧氣通過陰極氣體擴散層后與氫離子和電子在催化劑作用下發生電極反應生成水。部分水通過氣體擴散層進入極板上的槽狀氣體通道內，在氣體流動的作用下排出燃料電池。

然而，為了降低極板與氣體擴散層之間的接觸電阻，保證電流的順利通過，氣體通道兩側的脊部會擠壓氣體擴散層。一方面，氣體擴散層在擠壓處變得致密，生成的水難以滲透此處的氣體擴散層；另一方面，與氣體擴散層擠壓的極板脊部不透水。因此，水分的排出路徑發生變化，進而會在脊部與氣體擴散層的夾角處積累。當水分積累過多時，氣體通道變得狹窄，氣體流量降低，對電極反應以及燃料電池的電壓和/或電流造成不利影響。

現有的部分燃料電池中具有一定的排水結構，但燃料電池的電壓和/或電流仍存在不利變動。對于這一現象的原因，相關技術人員通常認為：或是排水結構未能完全排出水，導致水仍積累在極板中；或是燃料電池存在其他問題，如進氣壓力變化、流道設計不合理等問題。

為此，相關技術人員針對性提出了一些排水結構、進氣歧管、流道結構的改進措施，但這些手段并不完全有效。

發明內容

本發明的重點之一是發明人發現了目前燃料電池存在電壓和/或電流不利變動的另一原因。發明人發現，燃料電池生成的水在脊部側壁匯聚形成液滴；液滴逐漸長大，在長大到一定程度后，液滴被氣體吹散并破碎為多個小液滴，此時截面內液滴面積的突變會導致氣體的通過面積和氣流量發生突變，進而使得電池的電壓和/或電流在短時間內發生變動?；诎l明人的上述發現，本發明提出燃料電池及其極板，旨在解決現有技術中存在的上述問題。

為實現上述目的，本發明提供一種燃料電池極板，其特征在于，包括朝向所述燃料電池膜電極的多個脊部和多個槽部；

所述多個脊部和所述多個槽部相間設置；

所述槽部供反應氣體流動，在底部兩側貼合所述脊部側壁處分別設置有凸臺；

所述燃料電池工作時產生的液滴在所述脊部側壁的親水程度下能夠保持穩定的最大高度尺寸為H1；

所述凸臺至所述脊部的高度為H2，H2滿足以下條件：

H2＜H1。

在一些實施例中，所述極板表面為親水性表面。

在一些實施例中，所述槽部底部至所述脊部的高度為H3，H3滿足以下條件：

H3＞H1。

在一些實施例中，所述燃料電池工作時，液滴在所述脊部側壁的親水程度下能夠保持穩定的最大寬度為W1；

所述凸臺的寬度W2滿足以下條件：

W2＞W1。

在一些實施例中，所述脊部側壁和凸臺上表面為親水性表面，所述槽部底部和所述凸臺側面為疏水性表面。