[发明专利]一种排水及时方便的燃料电池导流双极板及燃料电池系统

说明书

本发明属于燃料电池技术领域，涉及一种排水及时方便的燃料电池导流双极板及燃料电池系统，该导流双极板上设有氧化剂进出口，燃料进出口和冷却流体进出口，以及连接各流体进出口的导流槽，在导流板的至少一个面上多处设有独立分体的排水通道，该排水通道连通该面对应的导流槽，使导流槽内反应物流体流经的各个区域积累的生成水能及时通过所述的排水通道及时排出。与现有技术相比，本发明的导流板排水方式更及时，生成水在极板流道中流动距离更短，更加流畅，效率更高，有效消除积水和堵水现象。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，具体地说是提出了一种排水及时方便的燃料电池导流双极板及燃料电池系统。

背景技术

燃料电池是一种将氢和氧的化学能通过电极反应直接转换成电能的装置。燃料电池通常由多个电池单元构成，每个电池单元包括两个电极(阳极和阴极)，该两个电极被电解质元件隔开，并且彼此串联地组装，形成燃料电池堆。通过给每个电极供给适当的反应物，即给一个电极供给燃料而另一个供给氧化剂，实现电化学反应，从而在电极之间形成电位差，并且因此产生电能。

为了给每个电极供给反应物，使用通常称为“双极板”并且设置在每个单个电池的两侧的特定界面元件。这些双极板通常是邻近阳极或阴极支撑体放置的单个元件的形式。双极板是燃料电池组的重要元件。燃料电池堆在运行过程中，双极板执行如下功能以维持燃料电池堆的最佳工作状态以及使用寿命：(1)电池导电体，极板两侧分别形成阴极阳极，将一个个电池单元串联以组成燃料电池堆；(2)通过流道向电极提供反应气(传质)；(3)协调水与热的管理，防止冷却介质及反应气体外漏；(4)向膜电极组件(MEA)提供结构强度支持。

“双极板”的结构一般为设置在极板两端的流体进出口，以及连接流体进出口的流道，每种流体从流体进口流进，一般需要沿着多于一条的导流槽弯弯曲曲绕遍整个导流场，各条导流槽合并后从流体出口流出。由于多于一条的导流槽弯曲性很大，而且导流槽长度较长，燃料电池生成的产物水很容易在电极阴极侧出现而将空气导流槽堵塞，而且燃料电池生成的产物水也很容易通过反渗透在电极阳极侧出现，将氢气导流槽堵塞。特别是燃料电池作为车、船动力系统或可移式发电装置应用时，由于动力系统的工况变化很大，燃料电池的输出功率也变化很大，这样燃料电池生成的水更容易将空气、氢气导流槽堵塞。中国专利CN200610027547.6公开了一种不易堵水的燃料电池导流极板，该导流极板为导流双极板，所述的导流双极板由正面导空气流槽板、反面导氢气流槽板、中间导冷却流体夹层组成，所述的进出空气或进出氢气的流体孔为单孔进、双孔或多孔出，该进出空气或氢气流体孔之间的设有导流槽及连接导流槽的连接槽，导流槽和连接槽均设计成直流槽或近直流槽；所述的进出冷却流体的流体孔为单孔或双孔或多孔进、双孔或多孔出，该进出冷却流体的流体孔之间的设有导流槽及连接导流槽的连接槽，导流槽和连接槽均设计成直流槽或近直流槽。

这种设计是通过多设置几个流体进出口，将导流槽尽可能设计成直流槽或近直流槽，相比于传统的蛇形流道，的确降低了堵水的情况，但是，由于导流极板的大小的限制，这种直流道的设计使氢气和空气来不及反应就被排出了电堆，大量的空气被浪费或过量的氢气被循环输送，必然造成输送空气或循环氢气的机械功耗增加，从而降低了燃料电池系统效率。

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排水及时方便的燃料电池导流板及燃料电池系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种排水及时方便的燃料电池导流双极板，该导流双极板上设有氧化剂进出口，燃料进出口和冷却流体进出口，以及连接各流体进出口的导流槽，在导流双极板的至少一个面上设有一个或多个独立排水通道，该排水通道连通该面对应的导流槽，使导流槽内的生成水通过所述的排水通道及时排出。

进一步地，所述的排水通道设置在导流双极板上设有反应物流体导流槽的一面，反应物流体导流槽一端连接反应物流体进口，另一端连接反应物流体出口，该排水通道的分布是一个或多个，覆盖在整个燃料电池反应区域内。