[实用新型]一种燃料电池金属双极板及燃料电池

说明书

本实用新型公开一种燃料电池金属双极板及燃料电池，所述燃料电池金属双极板包括阴极板（25）、阳极板（24）以及阴极板（25）和阳极板（24）之间形成的冷却液流场(28)，所述的阴极板（25）中间设置有多条平行的波浪状流道（23），所述的阳极板（24）中间设置有多条平行的直流道（22）。本实用新型的燃料电池金属双极板能让反应气体在流场中流动均匀，使得反应充分，进而提高燃料电池的输出性能。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池，具体涉及一种燃料电池金属双极板及包含该双极板的燃料电池。

背景技术

双极板作为燃料电池的核心组件，不仅具有集流、支撑膜电极等功能，更起到均匀分配反应气体的作用。金属双极板一般是由两片金属单板通过焊接工艺加工而成，而金属单板是由不锈钢金属薄板冲压形成,其上有气体流道组合形成的流动区域，同时两片极板之间形成冷却液流动空间。

两片极板是由阳极板和阴极板构成，阳极板设置有燃料流动的区域，燃料经过该流道扩散到阳极催化层；阴极板设置有氧化剂流动的区域，氧化剂经过该流道扩散到阴极催化层。

传统的燃料电池的阴极板和阳极板的流场结构相同，都由多条平行的直流道构成，其存在以下问题：

在氢氧燃料电池中，阴极板中流动的是氧气，阳极板上流动的是氢气，由于氢气的扩散速度比氧气的大的多（约为氧气的4倍），而且氢气的需求量比氧气的需求量少，氢气通过阳极板上的流道扩散到阳极催化层的速率要比氧气通过阴极板上的流道扩散到阴极催化层的速率快，且由于阴极板与阳极板的流场结构相同，使得氧气的供应速度无法匹配氢气的供应速度，进而使得部分已经进入的氢气未能参与反应，导致气体分配不均匀，反应不充分，进而降低燃料电池的输出性能。

实用新型内容

为解决现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种燃料电池金属双极板，该燃料电池金属双极板能让反应气体在流场中流动均匀，使得反应充分，进而提高燃料电池的输出性能。

本实用新型还提供了一种包含上述燃料电池金属双极板的燃料电池，该燃料电池的输出性能稳定。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

一种燃料电池金属双极板，包括阴极板、阳极板以及阴极板和阳极板之间形成的冷却液流场，其特征在于，所述的阴极板中间设置有多条平行的波浪状流道，所述的阳极板中间设置有多条平行的直流道。

上述燃料电池金属双极板的工作原理是：

燃料电池在工作时，阳极板上的氢气经过阳极板上的流道扩散到

阳极催化层分解成氢离子并释放出电子，另一端的阴极板上的氧气经过阴极板上的流道扩散到阴极催化层，与此同时，氢离子与来到阴极催化层的氧气结合生成水。在整个过程中，燃料和氧化剂都是由外部供给进行反应，只要保证反应物不断输入，生成物不断排出，燃料电池就能持续发电。

由于氢气的扩散速度比氧气的大的多，基于这样的原理，本实用新型采用在阳极板上设置直流道和在阴极板上设置波浪状流道，其中，通入的氢气在直流道上流动，通入的氧气在波浪状流道上流动，由于阴极板设置有波浪状的流道，能让氧气在流动过程中形成紊流，是一种多向混乱的流动状态，更有利于提高氧气扩散到阴极催化层的速率，与氢离子反应，使得反应充分，提高燃料电池的输出性能。

优选地，所述的阴极板和阳极板为长方形结构，其中，所述的阴极板上的波浪状流道沿着阴极板的宽度方向设置，所述阳极板上的直流道沿着阳极板的长度方向设置。其目的在于，阴极板的流场结构在工作时产生水，通过让波浪状流道沿着阴极板的宽度方向设置，使得波浪状流道的长度较短，从而有利于水的及时排出，提高燃料电池的输出性能。