[发明专利]用于燃料电池电堆的双极板

说明书

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，涉及一种燃料电池电堆，尤其涉及一种用于燃料电池电堆的双极板。

背景技术

质子交换膜燃料电池是一种能将氢燃料与空气中氧气转化为电能及产物水的装置。既可以用车、船等交通工具的移动式电力系统，也可以用作分布式发电站和备用电源。

该装置采用氢气为燃料，以含有氧气的空气为氧化剂。氢气由双极板阳极分布扩散经阳极气体扩散层至阳极催化层发生氧化反应。阳极气体扩散层收集阳极催化层的电子，经导电体传递至阴极气体扩散层，再经阴极气体扩散层传递到阴极催化层，构成电流回路。氢气经氧化后失去电子变为质子，质子经质子交换膜传输到阴极与阴极催化层中的氧原子结合生成水，阴极生成的水再经阴极流场排出。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于燃料电池电堆的双极板，可提高电堆性能，减小现有水冷堆的体积，提高电堆能量密度。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种用于燃料电池电堆的双极板，以模压的复合板和石墨板或冲压的金属板构成，所述双极板包括：阴极流场板、阳极流场板，所述阴极流场板、阳极流场板接合组成，在阴极流场板、阳极流场板之间留有冷却液通道；

所述阴极流场通道采用S形结构设计，呈S形走向，反应气体经进气口到达流场中央部位的流场流道由窄变宽，流场中央部位到出气口的流场流道由宽变窄；

所述阳极流场通道结构设计采用跟阴极流场通道结构设计相同的S形流场方案，或者采用叶形的设计方案；

所述阳极流场通道中的脊是连续的；或者，所述阳极流场通道中的脊是不连续结构，使得流场各流道之间气体交叉互通，不连续的间隔的长度与断续的脊长度相同；

所述双极板的流场流道变宽，但流道深度及脊的宽度和高度不发生改变；阴极流场、阳极流场和冷却液流场是三个独立封闭的流场，相互间不连通；

阴极反应气体入口孔在双极板的纵向方向上，位于反应区外的双极板边缘部分；阴极反应气体入口孔在阴极流场板和阳极流场板的同一侧；阴极的反应气体的出口孔在阴极流场板和阳极流场板的同一侧；

阳极反应气体入口孔可在双极板的纵向方向上，位于反应区外的双极板边缘部分；阳极反应气体入口孔在阴极流场板和阳极流场板的同一侧；阳极的反应气体的出口孔在阴极流场板和阳极流场板的同一侧；

双极板的阴极反应气入口孔和阳极反应气入口孔在双极板的同一侧或或双极板的对称位置；或者，阴极反应气入口孔位于阳极反应气入口孔在双极板上的九点或三点方向位置；

双极板的阴极气体入口孔和出口孔，以及阳极反应气体的入口孔和出口孔四周设置有密封垫圈防止反应气体泄漏或互窜；

在双极板的反应区的拐角部位设置冷却液的入口孔和出口孔；冷却液的入口孔和出口孔设计有密封措施方式防止冷却液泄漏；

所述双极板的冷却液入口孔和冷却液出口孔在双极板的同一侧或双极板的对称位置，或者，出口孔位于入口孔在双极板上的九点或三点方向位置。

一种用于燃料电池电堆的双极板，所述双极板包括：阴极流场板、阳极流场板，在阴极流场板、阳极流场板之间留有冷却液通道；其中该双极板的气体流道呈S形结构，反应气体经进气口到达流场中央部位的流场流道由窄变宽，流场中央部位到出气口的流场流道由宽变窄。

作为本发明的一种优选方案，所述阳极流场通道结构设计采用跟阴极流场通道结构设计相同的S形流场方案，或者采用叶形的设计方案。

作为本发明的一种优选方案，所述阳极流场通道中的脊是连续的；或者，所述阳极流场通道中的脊是不连续结构，使得流场各流道之间气体交叉互通，不连续的间隔的长度与断续的脊长度相同。

作为本发明的一种优选方案，所述双极板的流场流道变宽，但流道深度及脊的宽度和高度不发生改变；阴极流场、阳极流场和冷却液流场是三个独立封闭的流场，相互间不连通。

作为本发明的一种优选方案，阴极反应气体入口孔在双极板的纵向方向上，位于反应区外的双极板边缘部分；阴极反应气体入口孔在阴极流场板和阳极流场板的同一侧；阴极的反应气体的出口孔在阴极流场板和阳极流场板的同一侧；

阳极反应气体入口孔可在双极板的纵向方向上，位于反应区外的双极板边缘部分；阳极反应气体入口孔在阴极流场板和阳极流场板的同一侧；阳极的反应气体的出口孔在阴极流场板和阳极流场板的同一侧。