[发明专利]质子交换膜燃料电池双极板

说明书

本发明公开了一种质子交换膜燃料电池双极板，包括：第一金属单板，第一金属单板设置有多个间隔布置的第一凸台，任意相邻的两个第一凸台之间形成第一凹槽；第二金属单板设置有多个间隔布置的第二凸台，任意相邻的两个第二凸台之间形成第二凹槽；多个第一凸台和多个第二凸台的数量一致且一一对应布置，第一凸台和第二凸台均呈波浪状且延伸方向相同，第一凸台的弯曲方向和第二凸台的弯曲方向相反；第一凸台和与其对应的第二凹槽之间形成冷却液流场，第一凹槽和第二凸台均形成气体流场。本发明气体流场和冷却液流场互嵌式排布，极大减小了该质子交换膜燃料电池双极板的厚度，满足轻量化的设计要求。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种质子交换膜燃料电池双极板。

背景技术

质子交换膜燃料电池是一种以氢气和氧气作为燃料的将化学能转化为电能的发电装置。其中双极板作为核心组件，起到支撑固定质子交换膜燃料电池组件、分隔燃料气体和氧化气体，收集传导电流等重要作用，所以优化双极板的设计将对质子交换膜燃料电池性能的提升有着巨大的作用。

就目前双极板的设计制造而言，其基础结构材料大都采用石墨或金属。相对于石墨来说，金属板的孔隙率更小、机械强度更高，并且随着金属防腐蚀技术的进一步提升，金属双极板的应用也在逐步提升。但现有的金属双极板中，有些不具有冷却液流场，使电池在工作中没有冷却液降温，大大提升了电池工作的环境温度，对电池排水以及催化剂的活化性能造成影响。还有一些金属双极板中虽然设置有冷却液流场，但该金属双极板的厚度较大，增加了电堆的体积和质量，不满足轻量化的设计要求，生产成本较高，且这类金属双极板中反应气体和冷却液易出现流动不顺畅的问题，发电效果差。另外，其气体进出口和冷却液进出口等的尺寸、形状受较大的限制，并不能完全满足工作需要。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种质子交换膜燃料电池双极板，旨在解决现有金属双极板不满足轻量化的设计要求的问题。

为实现上述目的，本发明提供的质子交换膜燃料电池双极板包括：

第一金属单板，所述第一金属单板设置有多个间隔布置的第一凸台，任意相邻的两个所述第一凸台之间形成第一凹槽；

第二金属单板，所述第二金属单板与所述第一金属单板层叠连接，所述第二金属单板设置有多个间隔布置的第二凸台，任意相邻的两个所述第二凸台之间形成第二凹槽，多个所述第二凸台对应形成多个所述第二凹槽；

多个所述第一凸台和多个所述第二凹槽的数量一致且一一对应布置，所述第一凸台和所述第二凹槽均呈波浪状且延伸方向相同，所述第一凸台的弯曲方向和所述第二凹槽的弯曲方向相反，以使所述第一凸台和与所述第一凸台对应的所述第二凹槽交叉排布；所述第一凸台和与所述第一凸台对应的所述第二凹槽之间形成冷却液流场，所述第一凹槽和所述第二凸台均形成气体流场；

所述质子交换膜燃料电池双极板开设有气体进口、气体出口、冷却液进口以及冷却液出口，所述气体进口和所述气体出口连通所述气体流场，所述冷却液进口和所述冷却液出口连通所述冷却液流场。

优选地，多个所述第一凸台和多个所述第二凹槽均沿第一方向间隔均匀布置，所述第一凸台和所述第二凹槽均沿所述第二方向延伸，所述第一方向垂直于所述第二方向。

优选地，所述质子交换膜燃料电池双极板呈矩形，所述冷却液进口、冷却液出口、气体进口以及气体出口开设于所述质子交换膜燃料电池双极板的四周，所述冷却液进口和所述冷却液出口沿第一方向间隔布置，所述气体进口和所述气体出口沿第二方向间隔布置。

优选地，所述第一金属单板上背离所述第二金属单板的表面以及所述第二金属单板上背离所述第一金属单板的表面均设置有两个支撑柱组，其中一个所述支撑柱组靠近所述气体进口设置，另一个所述支撑柱组靠近所述气体出口设置，各所述支撑柱组包括多个沿第一方向间隔布置的支撑柱，多个所述支撑柱形成点流场，所述点流场与所述气体流场连通。