[发明专利]一种一体式可再生燃料电池流场板及其电池结构

说明书

本发明公开了一种一体式可再生燃料电池流场板及其电池结构，该一体式可再生燃料电池由膜电极、扩散层、流场板以及端板组成。所述的一体式可再生燃料电池易于组装，通过结构上的改进，在水电解模式时，有利于提高液态水在流场板分配效率和气体的产出效率，提高水电解的性能；在水电解模式向燃料电池模式转换时，可加快排水速率从而提高模式切换速率且节省能耗；在燃料电池模式时，可提高气体分配效率，同时避免水淹对燃料电池性能造成影响，提高燃料电池的性能。本发明的一体式可再生燃料电池可在水电解模式、燃料电池模式以及两模式切换时均具有高的效率，从而可提高一体式可再生燃料电池整体性能。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体而言，涉及一种一体式可再生燃料电池流场板及其电池结构。

背景技术

燃料电池是一种高效的、环境友好的发电装置，它可直接将储存在燃料与氧化剂中的化学能转化为电能。

在各类燃料电池中，可再生燃料电池是目前比能量最高的储能系统，它既可以实现燃料电池模式(FC)发电又能实现水电解模式(WE)制氢。可再生燃料电池具有充放电方便、无自放电、不受放电深度及电池容量限制等燃料电池的所有优点，主要应用于空间飞行器、太空船的能量存储系统以及海岛、边防等军事能源供应领域。

可再生燃料电池在模式切换过程中存在大量液态水，涉及到电池水管理问题，如果在水电解模式向燃料电池模式切换过程中液态水不能及时移除会影响燃料电池模式启动。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一体式可再生燃料电池流场板及其电池结构，可实现高效率的模式切换，且能同时实现水电解制氢模式以及燃料电池发电模式均具有高性能。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种一体式可再生燃料电池流场板，包括阳极流场板和阴极流场板，所述阳极流场板包括阳极基板和阳极流场，水电解模式下水进口设置在所述阳极基板的左下方，燃料电池模式时氧化剂进气口设置在所述阳极基板右上方；

所述阳极流场靠近出口的上部区域为点状流场，下部区域为平行型流场，所述阳极流场下方的平行流场设有多个平行间隔设置的流道，所述流道之间设置多列肋，所述肋在竖直方向上进行断点，所述断点处做圆角处理；

所述阳极流场上方的点状流场设有圆形凸起，所述圆形凸起交错分布。

进一步，所述阴极流场板包括阴极基板和阴极流场，阴极流场入口设置在所述阴极基板的右上角，阴极流场出口设置在所述阴极基板的左下角，所述阴极流场入口处到阴极流场区为一分多的过渡结构，由一根流道变为多根流道，形成多个阴极流场单元，所述多个阴极流场单元末端到阴极流场出口处由多个流道汇合变成一根流道，所述阴极流场单元为直型流道，每个阴极流场单元中间隔设置流道和肋，两端做断点处理。

进一步，所述阴极流场板与阳极流场板均做疏水处理，减小排水阻力。

进一步，所述阳极流场板上的阳极流场下2/3～4/5段区域为直型流场，上1/5～1/3区域流场为点状流场。

进一步，所述阳极流场上下方缓冲区设有倾角，倾角角度范围为 2°～10°。

进一步，所述阳极流场板和所述阴极流场板中的流道宽度2mm，深度2mm，肋宽度2mm。

本发明还提供一种可再生燃料电池结构，包括上述阳极流场板和阴极流场板，还包括阳极端板、阳极扩散层、膜电极、阴极扩散层、和阴极端板，所述阳极端板、阳极流场板、阳极扩散层、膜电极、阴极扩散层、阴极流场板和阴极端板依次堆叠组装。

进一步，所述阳极端板和阴极端板为绝缘板，其外缘尺寸大于上述的其他部件，电池放置时只有绝缘端板与工作台接触。

进一步，所述阳极流场板的阳极流场四周设置阳扩极散层的定位槽来定位扩散层，槽深度为0.1mm-0.2mm。