[实用新型]燃料电池的双极板结构

说明书

本实用新型涉及一种燃料电池的双极板结构，包括设置在双极板两端的第一反应气体进出总管(1)，第二反应气体进出总管(2)，冷却液进出总管(3)，以及连接各进出总管的流场，该流场包括活性区流道(4)、活性区流道重叠区(5)和非活性区流道重叠区(6)，所述的活性区流道(4)的高度高于活性区流道重叠区(5)或非活性区流道重叠区(6)的高度。与现有技术相比，本实用新型设计的燃料电池双极板，使得燃料电池具有更好的性能输出和稳定性，有利于提高燃料电池的功率密度和寿命。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池，尤其是涉及一种燃料电池双极板的流道结构。

背景技术

燃料电池以其高效、污染小、可靠性高及易维护等诸多优点，被誉为是继水力、火力和核能之后的第四代发电装置。而质子交换膜燃料电池(PEMFC)又是目前较成熟的一种能将氢气与空气中的氧气化合成洁净水并释放出电能的技术。由于其使用可再生的能源资源——氢气，生成反应物为水，实现了零排放。

燃料电池的单电池主要是由膜电极组件(Membrane Electrolyte Assembly,简称MEA)、双极板和密封材料三大件组成，其中双极板具有多种功能，主要包括：分隔反应气体，并通过流场将反应气体导入到燃料电池中，收集并传导电流，支撑膜电极以及承担整个燃料电池的散热和排水功能；而为了满足应用功率的需求，实际的燃料电池是由多节单电池串联成电堆并压合封装而成，各部件尺寸匹配合理性成为决定电堆性能和可靠性的核心问题。

通用汽车公司(GM)已授权的发明专利CN101262063和庄信万丰燃料电池公司(JM)已授权的发明专利CN103119771中都公开了一种MEA结构，认为活性区域与非活性边框区域设计部分的重叠将对MEA性能和稳定性均有较大提升。但这种多层材料的重叠使得该区域厚度较未重叠的活性区域要厚0.01mm至0.1mm，从而导致MEA和双极板的匹配存在问题。

通用汽车公司(GM)已授权的发明专利CN104051772中公开了一种冲压双极板结构，认为双极板可分为三大区域：活性区、重叠区和密封区，该专利的核心即是对重叠区的流道形状进行设计，使得该区域既能在各腔体(氢气、空气和冷却液)之间形成密封又能不影响它们各自的流动特性。

上述专利中没有涉及到重叠区双极板和MEA在厚度方向的匹配问题，由于上述MEA结构中重叠区的厚度比活性区域要高，在电堆的组装过程中应力更易集中于此，导致该区域的气体扩散层(Gas Diffusion Layer,GDL)的损坏以及活性区域中双极板和MEA接触不良，从而影响电堆的性能和可靠性。

发明内容

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效率高、寿命长的燃料电池的双极板结构。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：一种燃料电池的双极板结构，包括设置在双极板两端的第一反应气体进出总管，第二反应气体进出总管，冷却液进出总管，以及连接各进出总管的流场，该流场包括活性区流道、活性区流道重叠区和非活性区流道重叠区，其特征在于，所述的活性区流道的高度高于活性区流道重叠区或非活性区流道重叠区的高度。

所述的活性区流道的高度比活性区流道重叠区或非活性区流道重叠区的高度高0.01mm～1mm。

所述的活性区流道重叠区是指该区域内对应的MEA是反应的活性区。

所述的活性区流道重叠区位于活性区流道两端流体进出处，该区域对应的MEA是GDL(气体扩散层)与边框的重叠处。

所述的非活性区流道重叠区是指该区域内对应的MEA是反应的非活性区。

所述的非活性区流道重叠区位于活性区流道两侧最外侧流道处，该区域对应的MEA是GDL(气体扩散层)与边框的重叠处。