[发明专利]一种燃料电池双极板

说明书

本发明涉及一种燃料电池双极板。该燃料电池双极板，包括阳极板与阴极板，所述阳极板与阴极板呈镜像对称设置，且阳极板与阴极板密封贴合成一个整体；所述阳极板远离贴合面的侧面设置为阳极第一表面，所述阳极板与阴极板的贴合面为阳极第二表面；所述阴极板远离贴合面的侧面设置为阴极第一表面，所述阴极板与阳极板的贴合面为阴极第二表面；所述阳极第二表面与阴极第二表面分别设置有阳极冷却流场、阴极冷却流场；该燃料电池双极板，结构简单，使用方便，可以通过提高冷却水流速来补偿冷却水流动过程中因吸热自身升温导致局部冷却不均的问题，改善冷却性能，还可以通过从入口至出口线性变小的流道，保证气体速度和浓度的均匀性。

技术领域

本发明属于电池板技术领域，具体涉及一种燃料电池双极板。

背景技术

质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有低排放、低温运行和高功率密度等优点，被认为是最有前途的清洁发电替代品之一。

质子交换膜燃料电池单体的基本结构由质子交换膜、催化层、扩散层和双极板组成，多个电池单体堆叠形成电池堆。双极板是质子交换膜燃料电池中的重要组件，占燃料电池组总重量的60％和总成本的30％。双极板由阴极板和阳极板贴合而成，每个单极板上分别刻有反应流道和冷却流道，起到运输反应气体和冷却液等作用。氢气和氧气(或空气)从电池的上的阳极入口通过反应气体流道进入膜电极(MEA)，阳极的氢气在催化作用下失去电子成为氢离子，氢离子穿过质子交换膜与阴极侧的氧结合生成反应产物水和热。反应气体的输送和热量的及时去除对其性能和耐久性的优化至关重要，这都依赖与双极板上合理的反应流场结构和冷却流场结构，流场中的不均匀流动会导致水、热和电流的不均匀产生，严重影响燃料电池的寿命和性能。均匀的电流和温度分布以及有效的除水是双极板的关键任务，因此需要对其流场进行细致的设计。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种结构简单，设计合理的燃料电池双极板。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种燃料电池双极板，包括阳极板与阴极板，所述阳极板与阴极板呈镜像对称设置，且阳极板与阴极板密封贴合成一个整体；所述阳极板远离贴合面的侧面设置为阳极第一表面，所述阳极板与阴极板的贴合面为阳极第二表面；所述阴极板远离贴合面的侧面设置为阴极第一表面，所述阴极板与阳极板的贴合面为阴极第二表面；所述阳极第二表面与阴极第二表面分别设置有阳极冷却流场、阴极冷却流场，所述阳极第一表面与阴极第一表面分别设置有阳极反应流场、阴极反应流场；所述阳极冷却流场包括阳极冷却沟槽与阳极冷却沟脊；所述阴极冷却流场包括阴极冷却沟槽与阴极冷却沟脊；所述阳极反应流场包括阳极反应沟脊与阳极反应沟槽，所述阴极反应流场包括阴极反应沟脊与阴极反应沟槽；所述阳极冷却流场与阴极冷却流场、所述阳极反应流场与阴极反应流场均呈多组变宽度蛇形流道平行布置；多组所述流道规格相同，从入口到出口流道宽度沿流道长度方向线性变小。

作为本发明的进一步优化方案，所述阳极第一表面与阳极第二表面的外表面靠近一侧的位置开设有阳极第一阳极入口、阳极第一冷却水入口与阳极第一阴极入口，所述阳极第一表面与阳极第二表面的外表面靠近另一侧的位置开设有阳极第一阳极出口、阳极第一冷却水出口与阳极第一阴极出口，所述阳极第一阳极入口、阳极第一阳极出口与阳极反应流场连通；所述阳极第一冷却水入口、阳极第一冷却水出口与阳极冷却流场连通；所述阴极第一表面与阴极第二表面靠近一侧的位置开设有阴极第一阴极入口、阴极第一冷却水入口与阴极第一阳极入口；所述阴极第一表面与阴极第二表面靠近另一侧的位置开设有阴极第一阴极出口、阴极第一冷却水出口与阴极第一阳极出口，所述阴极第一阴极入口、阴极第一阴极出口与阴极反应流场连通，所述阴极第一冷却水入口、阴极第一冷却水出口与阴极冷却流场连通。