[实用新型]一种质子交换膜燃料电池双极板

说明书

本实用新型涉及一种质子交换膜燃料电池双极板，包括层叠设置的阴极金属板和阳极金属板，阴极金属板和阳极金属板是上均设有气体流道，其特征在于，所述气体流道依次划分为进口段流道、中间段流道和出口段流道，所述出口段流道内设有凸点单元。与现有技术相比，本实用新型具有实现了在气体流道的出口段流道的气液分离，无需设置独立的气液分离装置即可实现氢气的再循环利用；提高排水效果降低传质极化有效提升电池反应的功率密度等优点。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池领域，尤其是涉及一种质子交换膜燃料电池双极板。

背景技术

燃料电池是一种兼具环境友好、工作高效、使用寿命长等特点的发电装置。以质子交换膜燃料电池为例，燃料气体(氢气)从电池的阳极侧进入电池内部，氢原子在阳极失去电子后变成质子，质子穿过电池内部的质子交换膜到达电池阴极，同时电子经由外部回路也到达电池的阴极，在电池的阴极侧，质子、电子与氧气结合生成水，由此产生电流。

现有的质子交换膜燃料电池中，为了提高燃料电池阳极侧的氢气利用率，需要将未反应的过量氢气循环利用。虽然阳极侧本身的反应不产生水，但是阴极侧生产的水分子会穿透膜电极导致阳极侧出口的氢气湿度较大，无法直接循环利用。湿度较大的气体容易生产液态水，流道和气体扩散层内的液态水堆积影响反应物供给从而产生传质极化现象使电池的性能降低。因此目前通常情况下，是在阳极侧的气体出口增加一个独立的气液分离装置，从而降低氢气的湿度进行再循环，设置独立的气液分离装置使用不便，容易气体泄漏，而且增加了整体设备的体积。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种质子交换膜燃料电池双极板，直接通过双极板实现气液分离。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种质子交换膜燃料电池双极板，包括层叠设置的阴极金属板和阳极金属板，阴极金属板和阳极金属板是上均设有气体流道，所述气体流道依次划分为进口段流道、中间段流道和出口段流道，所述出口段流道内设有凸点单元。

进一步地，所述凸点单元沿着气体流道的周向多排分布，并且相邻排的凸点单元交错设置。

进一步地，所述凸点单元还分布在进口段流道和中间段流道内。

进一步地，所述出口段流道内填充有泡沫金属结构。

进一步地，所述泡沫金属结构的孔隙率为40％～99％。

进一步地，所述出口段流道内还设有凸块单元，所述凸块单元设置在气体流道的流道底部。

进一步地，所述凸块单元沿着气体流道的轴向分布。

进一步地，所述凸块单元和凸点单元各自分布在出口段流道的设定区域内。

进一步地，所述出口段流道的宽度向流道出口收缩。

进一步地，所述出口段流道的未收缩处宽度为流道出口宽度的1.5～2倍。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型通过在金属板的气体流道设置凸点单元来降低高湿度氢气通过的压力，使其达到露点，使过量水蒸气析出，从而实现了在气体流道的出口段流道的气液分离，无需设置独立的气液分离装置即可实现氢气的再循环利用。

2、在气体流道的出口段流道还设置了泡沫金属结构，用来进一步提高阻力，降低反应气体的压力，使饱和水蒸气在多孔结构中析出，起到过滤水蒸气的作用，即气液分离的作用。

3、本实用新型在阳极金属板的气体流道内还设置了凸块单元，凸块单元和凸点单元配合依次提高气体压降，降低反应气体压力，帮助水蒸气析出。