[发明专利]一种具有新型导流结构的燃料电池金属流场板

说明书

本发明公开了一种具有新型导流结构的燃料电池金属流场板，包括：阴极板、阳极板、冷却板、以及排水板；其中，冷却板的正面设有冷却剂流场，冷却板的反面设有生成水流场。排水板设有第一排水开口、第一冷却开口，冷却板设有第二排水开口、第二冷却开口，阳极板设有第三排水开口、第三冷却开口，以及设于第三冷却开口旁侧的第四冷却开口；本发明的流场板间设有密封结构，通过调节流场板之间的密封方式可以实现介质的导流，无需额外焊接垫片。

技术领域

本发明涉及电池制造及能量存储领域，具体涉及一种具有新型导流结构的燃料电池金属流场板。

背景技术

双极板是燃料电池的核心部件之一，双极板两侧分别为燃料流道和氧化剂流道，为了带走燃料电池电化学反应过程中生成的热，在燃料流道和氧化剂流道中间还有冷却剂流道。对于金属双极板采用冲压成型工艺形成介质流道，现有工艺包括：单面流道的冲压金属板，其通过多片金属板的层叠/焊接形成双极板流道；双面流道的冲压金属板，通过一次成型形成双面流道，相对单面流道的冲压金属板，可提高金属板利用率，有助于提高燃料电池的体积功率密度。但双面流道金属板的结构设计往往更加复杂。

如图1所示，传统双极板/流场板的导流进气方式为：①同侧进气，则双极板/流场板需焊接垫片，增加工艺复杂度，降低极板装配可靠性；②背向进气，需在流道入口处打孔，双极板/流场板背面进行焊接密封，增加了导流区域的流阻，焊接密封增加了加工成本。

在燃料电池装配过程中，密封是装配的关键问题，密封的不可靠往往造成燃料电池电堆漏气，降低装堆良率。如图2所示，传统的燃料电池导流结构的密封为开放式密封，汇流通道10与燃料电池活性区域20(如生成水流场、冷却剂流场等)直接连通，造成连通部位的强度较低，密封存在失效风险。请继续参阅图1和图2，常见直接进气的导流结构需要在进气通道30上焊接垫片，具有制造工艺复杂，结构不稳定，结构强度不高等缺点。对于氢氧燃料电池，对密封的要求比氢空燃料电池更加严格，需要更可靠的密封方式。

发明内容

本发明的目的是提供一种加工工艺简单，一次冲压成型的具有新型导流结构的燃料电池金属流场板。

为了达到上述目的，本发明提供了一种具有新型导流结构的燃料电池金属流场板，包括：阴极板、阳极板、冷却板、以及排水板；所述冷却板朝向阳极板的一面为冷却板的正面，冷却板的正面设有冷却剂流场，冷却板的反面设有生成水流场；所述排水板设有第一排水开口、第一冷却开口，所述冷却板设有第二排水开口、第二冷却开口，所述阳极板设有第三排水开口、第三冷却开口，以及设于所述第三冷却开口旁侧的第四冷却开口；使用状态下，第三排水开口、第二排水开口、第一排水开口彼此连通，第三排水开口与第二排水开口之间设有闭合密封结构，第二排水开口与第一排水开口之间设有开放式密封结构，燃料电池产生的生成水依次穿过第三排水开口、第二排水开口，抵触排水板后部分生成水折返至冷却板，其余生成水从第一排水开口流出；所述第一冷却开口、所述第二冷却开口、所述第三冷却开口彼此连通，第一冷却开口与第二冷却开口之间、第二冷却开口与第三冷却开口之间均设有开放式密封结构，冷却剂依次穿过第一冷却开口、第二冷却开口、第三冷却开口后，从所述阳极板的正面绕过，再从所述第四冷却开口流出至所述冷却板的正面。

可选的，所述闭合密封结构包括：闭合密封槽，以及设于所述闭合密封槽内的密封圈；所述开放式密封结构包括：开放式密封槽，以及设于所述开放式密封槽内的密封圈。

可选的，第三排水开口与第二排水开口之间的闭合密封结构包括：设于所述阳极板反面的第一闭合密封槽，对第三排水开口进行全包围密封；以及，设于所述冷却板正面的第二闭合密封槽，对第二排水开口进行全包围密封。

可选的，第二排水开口与第一排水开口之间的开放式密封结构包括：设于所述冷却板反面的第一开放式密封槽，对第二排水开口进行半包围密封，以及，设于所述排水板正面的第二开放式密封槽，对第一排水开口进行半包围密封。