[发明专利]双极板和燃料电池电堆

说明书

本发明公开一种双极板和燃料电池电堆，双极板包括阴极板和阳极板，阴极板的外侧设有氧化剂流场，阳极板的外侧设有燃料流场，阴极板和阳极板之间构成冷却剂流场；氧化剂流场、燃料流场和冷却剂流场中的每一者均包括依次连通的进口区、第一过渡区、反应区、第二过渡区和出口区，沿流动方向，第一过渡区的宽度逐渐增大，第二过渡区的宽度逐渐减小，第一过渡区和第二过渡区分别设有多个用于分流的第一流道和第二流道，反应区设有多个连通第一流道和第二流道的反应流道，第一流道与反应流道之间的角度为钝角，第二流道与反应流道之间的角度为钝角。本发明提供的双极板具有流道设计合理、流量分配均匀，进而电池功率输出稳定、使用寿命长的优点。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种双极板和燃料电池电堆。

背景技术

燃料电池是一种将燃料(氢气、甲醇等)中的化学能转换为电能的发电装置，燃料电池主要由发电部件MEA(膜电极组件:阴阳电极、电解质组成)和氧化剂气体(氧气、空气)、燃料气体(氢气)、冷却剂流体(去离子水)三种流体分配部件双极板交错叠加并加以密封垫圈、绝缘板、集流体和端板等零部件组装而成。

双极板由两个带有流道的阳极板和阴极板组成，表面流道构成的流场为氧化剂和燃料流场，阳极板和阴极板中间流道构成冷却剂流场。相关技术中的双极板存在流道设计不合理的缺陷，进而容易导致流量分配不均，影响电池功率输出和使用寿命的缺陷。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的实施例提出一种双极板，该双极板具有流道设计合理、流量分配均匀，进而电池功率输出稳定、使用寿命长的优点。

本发明的实施例还提出一种燃料电池电堆。

根据本发明实施例的双极板包括阴极板和阳极板，所述阴极板的外侧设有氧化剂流场，所述阳极板的外侧设有燃料流场，所述阳极板和所述阴极板相连，所述阴极板和所述阳极板之间构成冷却剂流场；所述氧化剂流场、所述燃料流场和所述冷却剂流场中的每一者均包括依次连通的进口区、第一过渡区、反应区、第二过渡区和出口区，沿流动方向，所述第一过渡区的宽度逐渐增大，所述反应区的宽度保持不变，所述第二过渡区的宽度逐渐减小，所述第一过渡区和所述第二过渡区分别设有多个用于分流的第一流道和第二流道，所述反应区设有多个连通所述第一流道和所述第二流道的反应流道，所述第一流道与所述反应流道之间的角度为钝角，所述第二流道与所述反应流道之间的角度为钝角。

根据本发明实施例的双极板，通过设置第一过渡区的宽度沿流动方向逐渐增大，第二过渡区的宽度沿流动方向逐渐减小，在第一流道和第二流道的分流下，氧化剂、燃料和冷却剂中的每一者能够均匀地分布在反应区的各反应流道内，由此保证反应区各位置的电流密度均匀，不会出现局部热量过高，电池功率输出功率稳定、使用寿命长。而且，通过设置第一流道与反应流道之间的角度为钝角，第二流道与反应流道之间的角度为钝角，氧化剂、燃料和冷却剂中的每一者的流动更加顺畅，由此有效降低压差，提高了燃料电池电堆的反应性能。

在一些实施例中，所述第一过渡区和所述第二过渡区均为扇形区，所述反应区为矩形区，多个所述第一流道成扇形分布，多个所述第二流道成扇形分布，多个所述反应流道相互平行。

在一些实施例中，所述第一流道和所述第二流道的数量均小于所述反应流道的数量。

在一些实施例中，所述反应流道包括位于所述阴极板的外侧的氧化剂流道、位于所述阳极板的外侧的燃料流道和位于所述阴极板和所述阳极板之间的冷却剂流道，多个所述氧化剂流道与多个所述冷却剂流道在所述反应区的宽度方向交错分布，多个所述燃料流道与多个所述冷却剂流道在所述反应区的宽度方向交错分布，所述氧化剂流道、所述燃料流道和所述冷却剂流道的宽度均相同。

在一些实施例中，所述氧化剂流道、所述燃料流道和所述冷却剂流道中每一者的流道宽度为0.6mm-1.5mm。