[发明专利]一种采用金属为双极板的空冷燃料电池堆

说明书

本发明涉及一种采用金属为双极板的空冷燃料电池堆，包括金属板单电池、进气端板、正极导电板、石墨空气板、石墨板单电池、负极导电板及出气端板，多个金属板单电池层叠设置，在层叠后金属板单电池的外侧设置有石墨空气板与石墨板单电池，在石墨空气板与石墨板单电池的外侧分别设置有正极导电板与负极导电板，在正极导电板与负极导电板的外侧分别设置有进气端板与出气端板。金属板单电池包括金属双极板、环形垫片、氢气扩散层、燃料电池电极及氧气扩散层，金属双极板一侧为空气侧，另一侧为氢气侧，氢气扩散层、燃料电池电极及氧气扩散层由里向外依次设置在金属双极板的氢气侧，环形垫片粘贴在金属双极板空气侧的端头。

技术领域

本发明涉及一种燃料电池，尤其是涉及一种采用金属为双极板的空冷燃料电 池堆。

背景技术

燃料电池是一种电化学装置，其组成与一般电池相同。其单体电池是由正电 极(即氧化剂电极)和负电极(即燃料电极)以及电解质组成。不同的是一般电池 的活性物质贮存在电池内部，因此，限制了电池容量。而燃料电池的正、负极本身 不包含活性物质，只是个催化转换元件。因此燃料电池是名符其实的把化学能转化 为电能的能量转换机器。电池工作时，燃料和氧化剂由外部供给，进行反应。原则 上只要反应物不断输入，反应产物不断排出，燃料电池就能连续地发电。氢-氧燃 料电池的工作原理如下。

负极：H₂→2H⁺+2e-

正极：1/2O₂+H⁺+2e→H₂O

电池反应：H₂+1/2O₂＝＝H₂O

由于燃料电池的比能量高、环境友好、兼容可再生能源等特点，得到了全球各 国政府、企业及研究团体的极大重视。美、日、欧等发达国家持续加强对燃料电池 领域的支持，相关技术不断突破，车用质子膜燃料电池已经开始商用。

空冷燃料电池是属于空气侧开放的体系，随着外界环境温湿度的变化，空气侧 燃料电池催化剂层相对湿度也变化，膜电极存在张缩等过程，这样长时间能够影响 膜电极的寿命；再者，对于燃料电池长时间处于空气开放体系中，过程中空气的相 对湿度可能比较低，这样燃料电池处于一种比较干燥的状态。空气相对湿度直接影 响了燃料电池的启动速度，如果膜电极处于一种比较湿润的状态，燃料电池电极能 很快发挥性能，如果燃料电池电极处于比较干燥的状态，燃料电池运行产生水首先 将燃料电池膜电极润湿，这样电池启动时间明显增加，处于好的环境状态的电极达 到最高功率仅需要几秒种的时间，而不好环境状态的电极启动到最高性能则需要十 多分钟的时间。

燃料电池的双极板要求具有气密性、高导电性、高导热性、优良的抗腐蚀性， 一般采用石墨材料。随着要求燃料电池堆体积越小、重量越轻，开始使用金属板替 代石墨作为双极板。由于金属板本身的特性，使得金属板燃料电池堆的结构设计与 石墨板不同，为此发明本专利。

发明内容

本发明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采用金属为 双极板的空冷燃料电池堆。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种采用金属为双极板的空冷燃料电池堆，包括金属板单电池、进气端板、正 极导电板、石墨空气板、石墨板单电池、负极导电板及出气端板，多个金属板单电 池层叠设置，在层叠后金属板单电池的外侧设置有石墨空气板与石墨板单电池，在 石墨空气板与石墨板单电池的外侧分别设置有正极导电板与负极导电板，在正极导 电板与负极导电板的外侧分别设置有进气端板与出气端板。

在本发明的一个实施方式中，所述金属板单电池包括金属双极板、环形垫片、 氢气扩散层、燃料电池电极及氧气扩散层，所述金属双极板一侧为空气侧，另一侧 为氢气侧，所述氢气扩散层、燃料电池电极及氧气扩散层由里向外依次设置在金属 双极板的氢气侧，所述环形垫片粘贴在金属双极板空气侧的端头。