[实用新型]一种燃料电池双极板

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种燃料电池双极板，尤其是一种具有均匀散热的金属树脂复合型双极板。

背景技术

随着化石等传统能源的紧缺与全球气候不断变暖，人类面临着巨大的能源危机与生存危机。亟需寻求新型、高效、清洁能源来逐步替代传统能源以应对能源危机。燃料电池以其优异的性能成为世界各个国家研究的热点，在发电，移动电源，车载电源上发挥了巨大作用。燃料电池汽车的研究日益深入，但其商业化仍然存在技术瓶颈问题，除了电池耐久性和成本等因素，如何减轻双极板重量、提高燃料电池内部散热均匀性也是关键问题之一。

燃料电池中起发电作用的是膜电极，膜电极主要由在质子交换膜两侧分别起电催化剂作用的Pt/C电极和碳纸制成的气体扩散层组成，而1个单电池所产生的电压较低，为了使燃料电池用于实际应用，必须把多个单电池通过起导电作用的隔板串连起来组成电堆，此隔板的一侧与1个单电池的阳极侧接触，另一侧则与相邻单电池的阴极侧接触，因此把此板叫做双极板。它作为燃料电池的关键材料之一，其性能优劣直接影响燃料电池的输出功率和使用寿命，另外，有文献表明双极板占整个电堆质量的60％～70％，其成本占燃料电池总成本的46％。目前面临的挑战是减轻电堆质量和体积，降低成本。

目前发表的关于双极板的专利广泛采用的材料是无孔石墨板、金属板和复合型双极板。K·菲舍尔等人发明的《用于PEM燃料电池的双极板》(专利号CN1454397A)，它由内置金属层及位于金属层的两侧上并包围着该金属层的两个非导电的树脂层组成，这些非导电的树脂层构成双极板的表面，其中金属层具有一个或多个与两个表面的导电连接部位及树脂层具有用于气体传输的表面流道。该方法实现双极板轻量化，但加工复杂，而且金属与树脂间隔相连，弹性模量不同，压紧时容易变形造成局部接触不良。同时该双极板流道以树脂包裹金属为主，散热较差，容易造成局部温度过高，导致燃料电池材料的老化及寿命衰减。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单、加工方便、质量减轻、散热效果好的燃料电池双极板。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种燃料电池双极板，包括树脂板本体，该树脂板本体两侧表面分别设有燃料流场和氧化剂流场，树脂板本体侧面开设有作为风冷流道的贯通槽，其中树脂板本体内包裹有金属柱层。

所述的燃料流场包括多条导燃料流槽，各条导燃料流槽两侧的筋上设有第一集流层，所述的氧化剂流场包括多条导氧化剂流槽，各条导氧化剂流槽两侧的筋上设有第二集流层，所述的金属柱层连接第一集流层和第二集流层。

所述的树脂板本体的四角处设有贯通树脂板本体前后两侧的燃料公共流道和氧化剂公共流道，所述的燃料公共流道与导燃料流槽连通，所述的氧化剂公共流道与导氧化剂流槽连通。

所述的导燃料流槽或导氧化剂流槽的数量为2～50个。

所述的第一集流层与第二集流层均为用于收集电流的金属片。

所述的金属柱层由阵列排布的金属柱组成。

所述的贯通槽、导燃料流槽、导氧化剂流槽、燃料公共流道及氧化剂公共流道均为长方体状。

所述的树脂板本体是一种耐温、耐腐蚀、耐压、绝缘、可塑性强的树脂，选自乙烯基树脂、双酚A型树脂、有机硅树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚酯树脂、聚酰胺树、丙烯酸树脂、聚氯乙烯树脂、聚乙烯、聚苯乙烯或聚四氟乙烯。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点及有益效果：

(1)相较于无孔石墨板或金属板制成的双极板，本实用新型使用树脂及金属柱制作双极板，减轻了双极板的重量；

(2)本实用新型的树脂板本体侧面开设作为风冷流道的贯通槽，实现燃料电池内部均匀散热；

(3)本实用新型的双极板结构简单，制造方便，双极板可一次成型，制造成本降低；

(4)本实用新型的双极板能够提高燃料电池的输出功率和使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图；

图2为本实用新型的正面结构示意图；

图3为本实用新型的背面结构示意图；

图4为本实用新型的侧视结构示意图；

图5为图2中A-A面剖视结构示意图；

图6为本实用新型用于组装燃料电池的结构示意图。

图中：1为树脂板本体，2为贯通槽，3为燃料流场，4为导燃料流槽，5为第一集流层，6为金属柱层，7为燃料公共流道，8为氧化剂公共流道，9为氧化剂流场，10为导氧化剂流槽，11为第二集流层，12为扩散层，13为膜。

具体实施方式