[发明专利]燃料电池的阴极板、双极板及燃料电池

说明书

本公开涉及一种燃料电池的阴极板、双极板及燃料电池，该阴极板沿其长度方向具有相对的第一端和第二端，在第一端设置有空气进口公共通道，在第二端设置有空气出口公共通道，阴极板具有相对的第一表面和第二表面，第一表面上设置有空气流场，以用于为燃料电池的电化学反应提供氧气，空气流场包括蛇形空气流道，该蛇形空气流道的进气端与空气进口公共通道连通、出气端与空气出口公共通道连通，蛇形空气流道自其进气端至出气端依次设置有相连通的第一流道段和第二流道段，第二流道段中每个流道的横截面积之和小于第一流道段中每个流道的横截面积之和。通过上述技术方案，本公开能够解决燃料电池电流密度不均匀及易发生水淹的问题。

技术领域

本公开涉及燃料电池双极板技术领域，具体地，涉及一种燃料电池的阴极板、双极板及燃料电池。

背景技术

双极板作为燃料电池的核心部件，承担进气分配、冷却散热等任务，其流场设计直接影响电池的传热传质性能，对燃料电池的发电效率有着重要影响。相关技术中，双极板的阴极板上设置有空气流场，以为燃料电池的电化学反应提供氧气，然而随着氧气参与电化学反应，在空气流场中的氧气浓度分布不均匀，会造成燃料电池电流密度不均匀以及性能降低，且燃料电池在高密度下运行时，电池阴极催化层会产生大量的水，如果不及时排出，将造成水淹，严重阻碍了反应物的传递从而导致剧烈的浓差极化，降低电堆的净输出性能，同时使得燃料电池电流密度的不均匀分布加剧。

发明内容

本公开的目的是提供一种燃料电池的阴极板、双极板及燃料电池，该燃料电池的阴极板能够解决燃料电池电流密度不均匀及易发生水淹的问题。

为了实现上述目的，本公开提供一种燃料电池的阴极板，所述阴极板沿其长度方向具有相对的第一端和第二端，在所述第一端设置有空气进口公共通道，在所述第二端设置有空气出口公共通道，所述阴极板具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面上设置有空气流场，以用于为燃料电池的电化学反应提供氧气，所述空气流场包括蛇形空气流道，该蛇形空气流道的进气端与所述空气进口公共通道连通、出气端与所述空气出口公共通道连通，所述蛇形空气流道自其进气端至出气端依次设置有相连通的第一流道段和第二流道段，所述第二流道段中每个流道的横截面积之和小于所述第一流道段中每个流道的横截面积之和。

可选地，所述第一流道段包括多组并排设置且同向延伸的第一流道组，所述第一流道组包括至少两个并排设置且同向延伸的第一流道，所述第二流道段包括多个并排设置且同向延伸的第二流道，多组所述第一流道组与多个所述第二流道一一对应，且所述第一流道组与对应的所述第二流道相互连通，所述第二流道的横截面积小于所述第一流道组中每个所述第一流道的横截面积之和。

可选地，所述蛇形空气流道具有多个拐点，以使得所述蛇形空气流道在所述拐点处改变流通方向，所述第一流道段和所述第二流道段的连通处形成其中一个所述拐点，且在所述第一流道段和所述第二流道段形成的所述拐点处，所述第一流道组中的多个第一流道汇合后与对应的所述第二流道连通。

可选地，所述第二流道的横截面积等于所述第一流道的横截面积。

可选地，所述第一流道段包括至少两个沿所述宽度方向并排设置且均沿所述长度方向延伸的第一纵向流道段和至少一个沿所述宽度方向延伸的第一横向流道段，所述第一纵向流道段和所述第一横向流道段依次交替连通，所述第二流道段包括至少一个沿所述长度方向延伸的第二纵向流道段和至少一个沿所述宽度方向延伸的第二横向流道段，位于所述第一流道段上游端的所述第一纵向流道段与所述进气端连通，位于所述第一流道段下游端的所述第一纵向流道段与位于所述第二流道段上游端的所述第二横向流道段连通，位于所述第二流道段下游端的所述第二纵向流道段与所述出气端连通。

可选地，所述第一纵向流道段和所述第二纵向流道段均包括折线形流道段和位于所述折线形流道段两端的两个直线形流道段，多个所述折线形流道段形成呈矩形的折线形流场区域，所述空气流场位于所述折线形流场区域两侧的流场区域形成两个呈矩形的直线形流场区域，所述折线形流场区域的面积与两个所述直线形流场区域的面积之和的比值为1～4:1。