[发明专利]一种风冷超轻型燃料电池阳极板及其制备方法

说明书

本发明公开了一种风冷超轻型燃料电池阳极板及其制备方法，属于燃料电池技术领域。所述阳极板是由薄金属板冲压制成，冲压后的金属板两端是气体的公共管道，中间区域部分为气体流场，阳极板与膜电极密封合围形成燃料气体通道，阳极板的四周与膜电极的密封可以采用胶线压合密封，也可以采用粘结密封。由于燃料电池阳极板为超薄金属板，冲压及焊接工艺简单，因此制造和后续的装配工序都相对简单，非常适于大规模加工制造同时降低成本，并得到实际应用。本发明进一步了提高电堆的质量比功率和体积比功率。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种风冷超轻型燃料电池阳极板及其制备方法。

背景技术

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种可以室温快速启动的低噪音、高能量转换效率的零排放发电装置。质子交换膜燃料电池可用于移动电源、便携电源、航空动力电源、车用动力电源、固定式电站等，可以满足多领域的用电需要，是最接近于实际应用的燃料电池之一。

双极板是质子交换膜燃料电池的重要部件之一，起到分隔氧化剂和还原剂、分布流体、收集电流、管理生成水和管理生成热的重要作用，维持电池处于良好的工作状态。在质子交换膜燃料电池中，传统的双极板主要有石墨双极板、金属双极板和复合双极板等。石墨双极板、复合双极板都存在一些限制其应用环境和提高性能的因素，如石墨双极板抗震性差，无法制造得更轻薄，装配力难于控制，成本高；复合双极板虽然在机械强度方面有了长足进步，但由于其采用的材料及零部件较多，加工装配相对繁琐，其质量比功率、体积比功率也难于进一步提高，成本也难于进一步降低。相对而言，金属双极板可以加工非常轻薄，在质量比功率、体积比功率方面均有大幅提高，同时能够满足导电性优良、传热性好、机械强度高等要求。而且采用冲压加工极板，适于大规模生产，可以严格控制其成本。

在风冷型燃料电池中，普遍采用石墨双极板。在中国专利201510449567.1和201610333293.4中，用了多孔石墨板(也可用多孔金属板)作阴极板，以减轻阴极板的重量。在中国专利201010217390.X中，描述了制备石墨双极板的原料和制备双极板的方法。与采用薄金属板做双极板相比，这两项技术都无法降低双极板的重量。在中国专利200710056414.6中，使用冲压技术制备了阳极流场板和阴极流场板(不锈钢板板厚为0.1-0.2mm)，阳极板和阴极板中间使用了轻质铝合金作为支撑板，阴极板为边长1.5mm的正方形，或为半径为0.75mm的半圆形。阳极流场板、支撑板和阴极板直接叠合组合在一起，靠密封圈加以密封，面电阻较大，重量较重，结构较为复杂，不适合大批量生产。在中国专利200820153416.7中，双极板由三部分构成，一个是阳极流场冲压板(金属板板厚为0.05-0.2mm)，一个是阴极流场冲压板，还有带孔的塑料构件，阳极流场板和阴极流场板靠焊接或粘结连在一起，塑料构件和阳极流场板是靠焊接连在一起，在这里能够将塑料构件和金属流场板焊接在一起是常用技术难以实现的，焊接不实，会导致密封不住氢气，氢气泄漏。在中国专利201611012620.2中，是将氢侧板与截面呈弧面的空气流场板焊接起来，再将空气流场板两端的支撑体与氢侧板粘结在一起形成氢气的公共管道，结构复杂，并多处使用胶体粘结技术，在密封、使用寿命和环境适应性等方面需要提供更多的技术保障。

由于金属双极板所具有的优势，其应用越来越广泛。采用的零件越多，材料种类越多，则加工、装配的成本会越高，在加工、装配和运行过程中出现问题的几率也会提高，同时会增加后续维护、维修成本，对燃料电池的连续运行不利。所以本发明就是为克服上述这些缺点而产生的。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种风冷超轻型燃料电池阳极板，其制备材料为厚度0.03-1mm金属板，利用模具冲压得到阳极板，以此阳极板再与阴极板等组合成双极板，可以组装成风冷型燃料电池电堆。因此，本发明的超薄超轻燃料电池阳极板可以进一步降低双极板的加工成本，进一步提高燃料电池电堆的质量比功率和体积比功率。