[发明专利]一种燃料电池复合构造极板

说明书

本发明提供一种燃料电池复合构造极板，涉及燃料电池领域，包括依次叠合的阴极板、膜电极、阳极板，所述阴极板与膜电极之间形成有阴极通道，所述阳极板与膜电极之间形成有阳极通道，所述阴极板、阳极板的两端镶嵌有流场基板，所述流场基板由疏水性材料而成，所述流场基板上设置有流场出口以及与其相连通的流场出口通道，所述流场出口通道与阴、阳极出入口镶嵌卡合。通过设置由疏水性材料制成的流场基板，树脂流场具备100°以上的水接触角，因此可以防止公共通道内倒吸的液态水和生成水在出口处附近快速结冰，从而避免液态水结冰后阻碍电堆启动，同时减少倒吸水还可以减少当片电池的气体压力损失保证电池进气量充足。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体为一种燃料电池复合构造极板。

背景技术

燃料电池动力系统将燃料和氧化剂转换成电。一种燃料电池动力系统采用质子交换膜(以下称为“PEM”)以催化方式利于燃料(例如氢)和氧化剂(例如空气或氧气)反应而发电。PEM是一种固体聚合物电解质，其利于质子在燃料电池动力系统通常采用的一组燃料电池的每一个体燃料电池中从阳极迁移到阴极。

在燃料电池动力系统的典型燃料电池组中，个体燃料电池形成供各种反应物和冷却流体流过的通道，即本申请的中的阴极通道和阳极通道。

然而车用燃料电池电堆冷启动时存在两个问题：第一，在气温较低的区域，反应区(阴极通道和阳极通道)的生成水流至出口处时会冷凝成冰，从而阻塞出口导致当次启动失败。第二，启停后出口公共通道内残留水会倒吸回到出口附近，冰点条件下会冻结成冰导致下次启动失败。

通常使用加热片的方式在启动时来加热电堆，但是加热片消耗能量多，同时增加成本，增加体积。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种燃料电池复合构造极板，解决了上述背景技术中提出的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种燃料电池复合构造极板，包括依次叠合的阴极板、膜电极、阳极板，所述阴极板与膜电极之间形成有阴极通道，所述阳极板与膜电极之间形成有阳极通道，所述阴极板、阳极板的两端镶嵌有流场基板，所述流场基板由疏水性材料制成，实际生产时，可用3D打印工艺(小批量生产)或者开模锻造(大批量生产)。所述流场基板上设置有流场出口以及与其相连通的流场出口通道，所述流场出口通道与阴、阳极出入口镶嵌卡合。

优选的，所述阴极通道的两端为阴极入口和阴极出口，所述阳极通道的两端为阳极入口和阳极出口，所述流场出口通道可嵌入阴极入口或阴极出口或阳极入口或阳极出口，所述流场基板上设置有用于卡在出入口处的固定爪。

优选的，所述流场基板的材质为热可塑性树脂。

优选的，所述流场基板与阴极板、阳极板镶嵌的间隙处通过粘性材料粘合。

优选的，所述阴极通道和阳极通道内均涂有亲水涂层。

(三)有益效果

本发明提供了一种燃料电池复合构造极板。具备以下有益效果：

1、该燃料电池复合构造极板，通过设置由疏水性材料制成的流场基板，具备140°以上的水接触角，因此可以防止公共通道内的液态水倒吸。同时可以延长水在通道出口处附近冻结，使液态水有足够时间在凝结成冰前排出电池。

附图说明

图1为本发明的整体拆分结构示意图；

图2为本发明的流场基板示意图；

图3为本发明的流场基板与双极板镶嵌局部示意图；

图4为本发明的接触角与凝结温度的关系图；