[实用新型]一种氢燃料电池膜电极发电性能测试用双极板

说明书

本实用新型涉及一种氢燃料电池膜电极发电性能测试用双极板，包括空气阴极板和氢气阳极板，空气阴极板正面的空气流场一侧设置有角孔区一、阴极板入口分配区、阴极板出口分配区、阴极板反应区、阴极板密封区，阴极板反应区布置在阴极板入口分配区与阴极板出口分配区之间，空气阴极板背面的循环水流场一侧设置有通道一、通道二、通道三、通道四，氢气阳极板正面的氢气流场一侧设置有角孔区二、阳极板氢气入口分配区、阳极板氢气出口分配区、阳极板反应区、阳极板密封区，阳极板反应区布置在阳极板氢气入口分配区与阳极板氢气出口分配区之间；本实用新型能够满足膜电极发电性能测试所需要的均匀测试边界条件，可实现反应气体入口流量、压力均匀要求。

[技术领域]

本实用新型属于氢燃料电池制造、检测技术领域，具体地说是一种氢燃料电池膜电极发电性能测试用双极板。

[背景技术]

氢燃料电池通过氢气和氧气间的催化反应直接产生电能，是一种高效、清洁的能源转换系统。氢燃料单电池包括膜电极、双极板与密封件。其中，膜电极是电池电化学反应区域，由质子交换膜、催化剂和气体扩散层组成。双极板包含了空气阴极板和氢气阳极板，用于单电池连接，输运燃料气体、产物水和冷却介质，传导反应电流、传递反应产生热量以及支撑膜电极。膜电极电输出性能是设计、评价膜电极的重要技术参数，为测试、表征膜电极性能，要求活化区内反应气体分布尽量均匀，流动压降小，能快速响应加热升温极板。而双极板结构决定了燃料电池反应气体空气、氢气分布特性，典型极板结构包含进出口区、分配区、反应区；分配区结构有连续型、间断型以及二者的混合形式，反应区流场结构有平行直流道、蛇形流道、波纹型、交指型、间断型。

目前，行业内，膜电极发电性能测试用双极板特点是，极板流场结构为单蛇形流道，反应区呈正方形。控温极板方式为，当需要加热极板温度时，通过在极板反应区背面覆盖电加热硅胶或在极板侧面钻孔布置电加热棒来实现。当需要降温极板温度时，采用空冷风扇实现。该类极板在反应区内反应气体浓度场、反应产生电流场、进出口压降均存在较大差异，更缺少气体分布区，不利于保证膜电极测试所需要施加的均匀温度场、浓度场边界条件。而且，硅胶加热功率密度仅为0.6-1.2W/cm²，使得加热极板时间长，升温响应速度慢，不利于膜电极性能测试。电加热棒加热极板方式可提供较大加热功率，但极板受热面积有限，加热不均匀。

此外，工程应用中的电堆双极板，其导流区流场可概括分为两类，一是连续型分配区流场结构，在导流区内就布置细分流道，强制分配气体进入反应区各流道。例如，一种质子交换膜燃料电池金属双极板(公开号CN101572318B，公开日为20101208)，一种质子交换膜燃料电池金属双极板分配头(公开号CN102034986B，公开日为20121228)，一种高分配一致性金属双极板流场构型(公开号CN108232229A，公开日为20180629)，一种燃料电池双极板和方法(公开号CN110752386A，公布日为20200204)。以上专利中分配区结构均有利于提高流入反应区气体均匀程度，但因为不同流道气体流经分配区、反应区流道长度不同，流阻不同，使得反应区进出口气体浓度场、压力场存在差异，因此，该类结构不利于膜电极发电性能测试所要求的均匀浓度、速度和压力边界条件。

[实用新型内容]

本实用新型的目的就是要解决上述的不足而提供一种氢燃料电池膜电极发电性能测试用双极板，能够满足膜电极发电性能测试所需要的均匀测试边界条件，可实现反应气体入口流量、压力均匀要求。