[發明專利]極板及燃料電池單體

在審

• 申請號: 202310094415.9
• 申請日: 2023-01-31
• 公開（公告）號: CN115954497A
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 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: H01M8/0258
• 分類號: H01M8/0258;H01M8/1004
• 代理公司: 深圳紫藤知識產權代理有限公司 44570
• 代理人: 林勁松

本申請具體涉及一種極板及燃料電池單體，極板包括：極板本體，面向氣體擴散層的一面設有氣體流道；隔板，沿氣體流道的延伸方向間隔設置在氣體流道內，每個隔板分別設有允許氣體通過的通孔，相鄰兩個隔板的通孔錯開。氣體流向隔板時，一部分氣體在隔板的阻擋和引導下朝向氣體擴散層擴散，另一部分氣體經過通孔加速并形成引射效應，接著再由下一隔板阻擋高速氣流并引導氣流擴散，多個隔板配合在氣體流動方向上不斷地加速氣流、阻擋高速氣流形成層流、促使氣體向氣體流道外擴散，形成良性循環，使得整條氣體流道沿線均具有較快的氣體流速，氣體分布均勻、避免局部缺氣，傳質能力較好。

技術領域

本申請涉及燃料電池技術領域，具體而言，涉及一種極板及燃料電池單體。

背景技術

燃料電池單體的極板上一般設有幾十上百條氣體流道，其功能是為電化學反應提供反應氣體(如氫氣或空氣)。在工作過程中，需要使反應氣體向氣體流道外擴散傳遞以供應電化學反應，然而反應氣體參與電化學反應產生消耗后，會導致氣體流速逐漸降低，進而減弱對流、出現局部欠氣的現象，導致傳質能力降低。傳質能力與燃料電池的性能和穩定性相關，如何保證較好的擴散效果和較高的流速，以保證燃料電池單體的傳質能力，是本領域的重要研究方向。

發明內容

本申請旨在提供一種極板及燃料電池單體，以提高傳質能力。

本申請的實施例是這樣實現的：

第一方面，本申請實施例提供一種極板，用于燃料電池單體，所述燃料電池單體包括氣體擴散層，所述氣體擴散層與所述極板層疊設置，所述極板包括：

極板本體，面向所述氣體擴散層的一面設有氣體流道；

隔板，沿所述氣體流道的延伸方向間隔設置在所述氣體流道內，每個隔板分別設有通孔，所述通孔允許氣體通過，相鄰兩個所述隔板的所述通孔錯開。

本申請提供的極板，通過在氣體流道內間隔設置多個具有通孔的隔板，氣體流向每個隔板時，一部分氣體在隔板的阻擋和引導下朝向氣體擴散層擴散，另一部分氣體經過通孔向后流動，由于通孔處的流通面積較小，氣體在經過通孔時流速增加并形成引射效應，通孔處產生的高速氣流帶動周圍的低速氣流一起流動，緩解氣體消耗導致氣體流速降低的問題，以免流速降低導致氣體流道后半段的傳質能力降低，同時相鄰兩個隔板的通孔錯開，避免高速氣流從兩個隔板的通孔直接穿過形成層流而導致對流減弱。本申請的技術方案中，通過隔板一面促使氣體向氣體流道外擴散、一面吸引周圍低速氣流，不僅能夠避免氣體流速降低導致對流下降，還能夠進一步增強氣體對流；多個隔板配合，在氣體流動方向上不斷加速氣流，并防止高速氣流形成層流，同時不斷地促使氣體向氣體流道外擴散，形成良性循環，使得整條氣體流道沿線均具有較快的氣體流速，氣體分布均勻、避免局部缺氣，傳質能力較好。

在一些本申請的實施例中，所述氣體流道包括第一段和第二段，所述氣體流道的入口設置于所述第一段，所述氣體流道的出口設置于所述第二段，至少所述第二段設有所述隔板。

由于氣體先流經第一段，第一段具有相對充足的氣體供給電化學反應，接著經過反應消耗后的氣體再流經第二段，第二段的氣體相對第一段減少，容易出現氣體流速降低、氣體濃度降低導致傳質能力降低的現象，并且由于第二段的氣體流速降低，還容易出現積水的情況，致使出現氣體流速進一步降低的惡性循環，在上述技術方案中，通過在第二段設置隔板來提高氣體流速、增強對流和擴散，實現加快第二段的氣體流速使氣體分布更均勻，并防止積水，有效提高第二段位置處的傳質能力，氣體流道在第一段和第二段的傳質能力相對均衡，燃料電池的性能和穩定性較好。

在本申請的一些實施例中，相鄰兩個所述隔板上的所述通孔在所述氣體流道的高度方向上錯開。

在上述技術方案中，相鄰兩個隔板的通孔在氣體流道的高度方向上錯開，能夠避免氣體從兩個隔板的通孔直接穿過形成層流，以免影響氣體擴散。

在本申請的一些實施例中，相鄰兩個所述隔板上的所述通孔在所述氣體流道的寬度方向上錯開。