[实用新型]一种双极板、单电芯及质子交换膜燃料电池

说明书

本实用新型涉及一种双极板、单电芯及质子交换膜燃料电池，属于燃料电池技术领域。一种双极板包括阴极板和阳极板，阴极板设置有两个以上氧化剂入口和两个以上氧化剂出口，氧化剂入口和氧化剂出口一一对应由氧化剂流道连通，阳极板设置有燃料气体入口和燃料气体出口，燃料气体入口和燃料气体出口一一对应由燃料气体流道连通。此双极板有效提高了燃料电池的面电流密度，进而提高燃料电池功率密度，又能有效防止高电流率密度下的电极水淹。此外本实用新型还涉及一种单电芯及质子交换膜燃料电池。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体而言，涉及一种双极板、单电芯及质子交换膜燃料电池。

背景技术

燃料电池是一种将氢气和氧气通过电化学氧化反应而发电的装置，市场前景十分广阔。燃料电池具体分为质子交换膜燃料电池、高温固体氧化物燃料电池、碱性燃料电池、磷酸燃料电池和熔融碳酸盐燃料电池。

质子交换膜燃料电池具有非常多的优点：产物是水、运行稳定、启动快速、工作温度低、体积功率密度大等，正在作为车载电源、备用电源、家庭用热电联产等项目进行实用化的研究。

质子交换膜燃料电池通常是由膜电极、气体扩散层、双极板等部件交替堆叠而成。双极板作为燃料电池的关键部件之一，其体积、重量以及价格在燃料电池当中所占的比重都相当大，因此，发展具有薄型化、轻量化及价格低廉的双极板对质子交换膜燃料电池的实际应用致关重要。目前双极板主要分为石墨双极板、复合材料双极板和金属双极板。石墨双极板耐腐蚀性能强、导电良好，但材料脆性极大，机械性能差，同时加工效率低，成本较高；复合材料双极板以碳粉和树脂为主要原料、经过模压等方式制备而成，其成本低廉，但是复合材料双极板还存在导电性和气体渗透的问题。金属薄板具有较高的强度以及良好的导电、导热性能，原材料价格便宜且适合大批量生产方式，是燃料电池产业化的第一选择。

另一方面，为了满足燃料电池汽车100kW级高功率燃料电池系统的需求，通常采用多片大活性面积单电池堆叠成大电堆的解决方案。巴拉德采用大面积细长流场结构石墨双极板、膜电极组成电堆。丰田Mirai FCV采用更薄质子交换膜、阳极蛇形流场结构、阴极3D网格结构的大面积类矩形电池堆叠组成114kW电堆。

而巴拉德细长流场结构的9SSL电堆只能达到15kW，然后由15kW电堆组成各种不同型号的电堆系统，可以很好的解决低电流密度下的排水问题，但高功率密度和高功率密度下排水仍然受到制约，大面积矩形流场结构也面临着类似的问题。

实用新型内容

本实用新型的第一目的在于提供一种双极板，能够防止燃料电池的双极板在高电流密度下被水淹的同时，解决高功率电堆组装的技术问题。

本实用新型的第二目的在于提供一种单电芯，用于堆叠形成燃料电池。

本实用新型的第三目的在于提供一种质子交换膜燃料电池，具有较高的燃料电池功率密度以及较好的电极防水淹效果。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种双极板，其包括阴极板和阳极板；

阴极板设置有两个以上氧化剂入口和两个以上氧化剂出口，两个以上氧化剂入口和两个以上氧化剂出口一一对应由氧化剂流道连通；

阳极板设置有两个以上燃料气体入口和两个以上燃料气体出口，两个以上燃料气体入口和两个以上燃料气体出口一一对应由燃料气体流道连通；

氧化剂流道和燃料气体流道均由沟脊形成。

一种双极板，其包括阴极板和阳极板；

阴极板由两个以上的阴极流场结构单元构成，阴极流场结构单元设置有氧化剂入口和氧化剂出口，氧化剂入口和氧化剂出口由氧化剂流道连通；