[发明专利]空气流道组件、燃料电池空冷堆双极板及制备方法

说明书

本发明公开了一种空气流道组件、燃料电池空冷堆双极板及制备方法。本发明燃料电池空冷堆双极板用的空气流道组件通过上下两层流道结构设计，第二通孔将归为一组的两列相邻第一通孔之间连通，空气在从两层重叠的第一通孔进入到单层的第二通孔中，空气会有部分压力损失与强化传质，更高的压力损失意味着更高的风扇供气功率，而强化传质将会有效提高电堆功率。并且，这种交错的流道结构使得空冷堆内部的水分不易被空气气流带走，解决了空冷堆空气直流道技术中电堆运行经常出现的缺水问题。本发明燃料电池空冷堆双极板用的空气流道组件结构简单，制造成本低，且空气传质效率高。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，特别是涉及一种空气流道组件、燃料电池空冷堆双极板及制备方法。

背景技术

燃料电池的结构包括用作发电的燃料电池单元、用作燃料电池电流输出的导流板等，燃料电池单元由膜电极组件（MEA）和将膜电极组件装夹固定的双极板、密封胶线组成，膜电极组件包括电解质层和将电解质层夹在之间的碳纸或者碳布扩散层，双极板多为金属表面镀层板，或者石墨及石墨复合材料板，密封胶线为弹性密封材料。

在空冷燃料电池中，阴极板上的流场是开放的，流经该流场的空气一部分用于发电反应，另一部分用于带走反应过程中产生的热量；最佳的空气供给设备是风扇，因风扇耗电功率小、噪音低。

比如，授权公告号为CN208873821U的实用新型公开了一种空冷型燃料电池双极板，包括阳极板板体和阴极板板体，所述阳极板板体上具有多个冲压形成的并行设置的第一流道，所述阴极板板体上具有多个冲压形成的并行设置的第二流道，所述第一流道和所述第二流道位于由所述阳极板板体和所述阴极板板体对接后形成的双极板的不同侧，所述第二流道与所述第一流道交叉布置，所述第二流道呈阶梯状，所述阴极板板体上开设有多个额外反应孔，增加膜电极与空气直接接触的反应面积，且使空气在反应孔附近产生湍流，提升燃料电池的性能寿命和高温环境温度适应性。

为了提高燃料电池的发电效率，公开号为CN109616683A的发明专利申请中提出了一种冲压成型的微孔新型流场，可以通过产生垂直于流道面的流动分量来提高气体在膜电极扩散层中的扩散，具体结构为：一种燃料电池用气体流道形成板，其介于膜电极接合体与隔板之间进行设置并构成燃料电池的单格电池的分隔件，具有：多个凸部，以在第1方向和与该第1方向交叉的第2方向上分别排列的方式配置，所述凸部向所述膜电极接合体突出；气体流道部，由包含介于所述多个凸部中的相邻的所述凸部之间的部分的、所述气体流道形成板中的与所述膜电极接合体对应的一侧的部分构成；水流道部，由包含所述凸部的内部的、所述气体流道形成板中的与所述隔板对应的一侧的部分构成；以及开口部，形成于所述凸部的侧壁并将该凸部的内外连通，在一个所述凸部中仅在一个地方设置有所述开口部。然而，该技术方案中实现垂直于流道面的流动分量的是采用金属微孔网冲压成型的结构，这种结构成型精度要求高、防腐处理要求高，且成型后的网状流道面存在翘曲现象，增加了燃料电池装配难度。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种制备和装配难度低且空气传质效率高的空气流道组件、燃料电池空冷堆双极板及制备方法。

一种燃料电池空冷堆双极板用的空气流道组件，所述空气流道组件设置于膜电极组件与气体分隔板之间、用于形成空气流道，所述空气流道组件包括两层空气流道形成层，每一层空气流道形成层上设有多列从空气流道组件的进气侧到排气侧设置的第一通孔，每一列第一通孔包括间隔设置的多个，两层空气流道形成层中的第一通孔对应重叠设置；

其中一层空气流道形成层中每两列相邻的第一通孔与另一层空气流道形成层中对应的两列第一通孔归为一组，每一层空气流道形成层中位于同一组中的两列第一通孔之间、位于其中一列上游的第一通孔与另一列下游的第一通孔之间通过一个第二通孔贯通，且两层空气流道形成层中的第二通孔交叉设置。