[发明专利]带滤膜的燃料电池双极板和该极板组装的电池

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及燃料电池双极板。

背景技术

现有技术中，电池内部的水管理主要通过优化流场形状以促进电池排水。专利号为CN1622377A的专利技术涉及一种质子交换膜燃料电池流场结构，由网状流场和折流条构成。折流条置于网状流场内部，使流体在局部通过网状流场分布，而总体受交错分布的折流条约束，从而减少流体短路现象。专利号为CN1822419A的专利技术涉及一种燃料电池蛇形流场结构，其出口设在流场板的中心位置，而入口则分别设在流场板的两端。专利号为CN101459246A的专利技术涉及另一种流场结构，在流场板上有呈正方形的流场区域，主体则为叶脉形结构。这些专利技术在理论上可以强化流体分配，有利于流场内水的排出，但其实际效果还有待验证，同时，由于流场形状变得复杂，致使双极板的制作工艺复杂，难于实现商品化应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带滤膜的燃料电池双极板及其制备方法，以及用该双极板组装的可以优化燃料电池水管理的燃料电池。本发明的技术方案是：一种带滤膜的燃料电池双极板，包括由碳粉和树脂的复合材料制成的双极板，双极板两面分别分布反应气体流道和冷却水流道；其特征在于所述双极板两面分别分布的反应气体流道和冷却水流道具有相同的流道宽度和凸起宽度，且双极板两面分别分布的反应气体流道和冷却水流道向对应，即反应气体流道底部和冷却水流道底部向对，在反应气体流道底部和冷却水流道底部设有滤膜，流道底部设有滤膜处，无碳粉和树脂的复合材料，即设滤膜处反应气体流道和冷却水流道之间仅由滤膜相隔离。

本发明所述的所述的带滤膜的燃料电池双极板，其特征在于所述设置在反应气体流道底部和冷却水流道底部的滤膜，由多个滤膜分散设置，从反应气入口算起在反应气体流道长度的1/2处起始向反应气出口方向均匀布设，或者在反应气入口算起在反应气体流道长度的1/2处起始向反应气出口方向均匀布设的同时，从反应气入口至1/3反应气体流道长度处均匀布设。

本发明所述的带滤膜的燃料电池双极板，其特征在于所述流道底部的滤膜至少三个。

本发明所述的带滤膜的燃料电池双极板，其特征在于所述滤膜为圆形或正方形，同一流道内的相邻两个滤膜间的中心间距为5～50mm。

本发明所述的种带滤膜的燃料电池双极板，其特征在于所述滤膜的上平面与流道底部面平齐。

本发明所述的带滤膜的燃料电池双极板，其特征在于所述滤膜的孔径为1～20nm。

本发明所述的带滤膜的燃料电池双极板的制备方法，包括将碳粉和树脂的混合料模压成单极板，将单极板组合成双极板，其特征在于所述将碳粉和树脂的混合料模压成单极板的制备方法还包括以下步骤：将预热好的部分碳粉和树脂的混合料充填到带水流场的半模具中，模具中在反应气出口侧的流道处预留放滤膜的通孔，即预留放滤膜的通孔处不充填碳粉和树脂的混合料，将剪裁好的滤膜按设计数量放置预留放滤膜的通孔处，将预热好的另一部分碳粉和树脂的混合料放入带反应气流场的半模具中，模具中在与带水流场的半模具中预留的放滤膜的通孔相对应处，预留滤膜通孔，即预留的通孔处不充填碳粉和树脂的混合料，将两个半模具压合在一起，加热到140℃并在10MPa下进行真空模压成型，保持20min，脱模后即得带滤膜的单极板。

用带滤膜的燃料电池双极板组装的燃料电池，包括包由括阴极腔和阴极反应气体、阳极腔和阳极反应气体、水腔和冷却水以及在阴极腔和阳极腔之间的质子交换膜组成的质子交换膜燃料电池，阴极腔和阳极腔反应气体的压力为保持燃料电池运行反应所需的压力，其特征在于所述电池的阴、阳极腔的反应气体压力均大于冷却水腔的冷却水压。

本发明具有如下优点：

反应气流道内的液态水可以通过滤膜到达燃料电池的冷却水腔，使反应气流道内无液态水残留，从而优化电池内部的水管理，提高电池运行时的性能和稳定性。

附图说明

本发明共有附图4幅，其中

图1是本发明的双极板的滤膜布局示意图和实施例1的示意图

图2是图1的双极板的A-A向断面结构示意图

图3是图1的双极板的B-B向断面结构示意图

图4是本发明的双极板的滤膜布局示意图和实施例2的示意图

附图中，1.流道凸起部分，2.滤膜，3.反应气入口，4.反应气出口，5.双极板，6.流道底部。

具体实施方式

实施例1