[实用新型]一种燃料电池双极板

说明书

一种燃料电池双极板包括极板一和极板二，所述极板一和极板二，结构相同；两块极板均包括气体流道、肋、第一平面、第二平面和第三平面；第一平面为金属极板的基准面，所述第一平面上包括气体过渡区域和密封圈平面，第二平面为气体流道底部平面，第二平面高于第一平面，气体从过渡区域进入流道的入口处呈阶梯状；当两个极板扣合后，两个气体流道底部平面之间形成夹层，所述夹层为冷却液提供流动通道；所述极板的每一条气体流道上还包括有圆柱凹陷、半球状凸起，圆柱凹陷、半球状凸起的圆心间隔均匀分布在气体流道的中轴线上。

技术领域

本实用新型属于燃料电池领域，具体涉及一种燃料电池电堆中的金属双极板结构和该燃料电池中的冷却液通道领域。

背景技术

从工业革命开始，清洁、廉价的能源逐渐成为了世界日益繁华和经济发展的动力。石油、煤炭以及天然气等传统的能源在使用的过程中对环境的影响日益显著，并且这些能源属于有限能源，无限制的使用会加快地球能源的枯竭。面对这些问题，燃料电池技术的发展在近些年有了突破性的发展，全球对燃料电池的使用也进入了一个新的阶段，汽车、航天等领域都应用了燃料电池进行供电。

双极板是燃料电池的核心部件之一，占据了电池组质量的80％和成本的45％。双极板具有传导电流、支撑膜电极、均匀输送并隔离反应气体、流通冷却液、快速散热等多种重要功能。

目前，双极板的流场形式也有很多种，包括平行流道、交指型流道、蛇形流道，网状流场、点状流场等。双极板中合适的流道结构有利于水的排出而改善水淹情况，使反应物在整个流场内浓度分布均匀，避免局部过热，提高燃料电池的性能。

广泛应用于质子交换膜的双极板材料分为三种：石墨材料、金属材料、复合材料。石墨双极板导电性、导热性、稳定性和耐腐蚀性能较好，但机械性能相对较差、较脆、机加工困难导致成本较高，并且石墨双极板电堆的重量较重。金属双极板导电性好、质量轻、成本低，但是金属双极板复杂的结构影响装配质量和电池性能，并且受目前金属双极板成型工艺的限制，复杂结构的双极板虽然可以解决排水并且提高电池效率，但是加工难度大，同时较高的精度要求也会提高双极板的成本。

中国实用新型专利(申请号201910330023.1)公开了一种燃料电池极板和燃料电池，燃料电池极板包括板体，所述板体的第一面上包括第一条状凸起，所述第一条状凸起的延伸方向与气体流道的延伸方向为交叉设置，使得气体流道成为凹凸结构，增强气体流动时的扰流运行，提高反应效率，减少极板长度。专利所提出的有利于排水的前提是要求燃料电池的放置方向(反应气体的流向为竖直方向，并且流向为从上到下，如果为水平放置则容易发生水淹，流道中产生的水容易汇聚在凹凸型流道的底部)；专利要求在两个方向对金属板进行加工，双流道的交叉处冲压加工会导致倒角半径偏大，影响流道结构和整体燃料电池的强度，从而影响电池性能。流道型冷却液受冷却液流道尺寸的影响，要求流速较小，冷却降温的效率较低，如果加大流速则会增大压强，由于内部结构较复杂，对金属板强度要就较高，否则会使金属板产生形变，影响电池性能。

综上所述，有必要提出一种既可以增强气体流动时的扰流运行，又可以避免水淹，对双极板的放置又没有限制，以及为冷却液提供通道的简单型结构，加工难度小的多功能金属双机板。

实用新型内容

基于此，为了解决背景技术中存在的技术问题，本实用新型的目的在于兼顾燃料电池功率密度提升的同时改善阴极板流道的排水性能，以及在金属双极板中提供冷却液夹层的同时简化极板结构和减少金属板加工的工艺难度，提高双极板自身强度，从而达到使电堆效率更高更稳定。

本实用新型的目的是设计一种可以提高电流密度的流道类型并且在阴极板有利于产物水的排出，在不影响电流密度提高的同时，对流道进行设计使两个极板合为双极板的同时形成夹层供冷却液通过，来降低电堆的温度。