[实用新型]一种燃料电池阴极开放式金属双极板及无人机

说明书

本实用新型提供了一种燃料电池阴极开放式金属双极板及无人机。其中，燃料电池阴极开放式金属双极板包括：从上至下依次的阳极密封圈、阳极流道板、中间板、阴极密封圈和阴极流道板。

技术领域

本实用新型属于燃料电池领域，具体涉及一种燃料电池阴极开放式金属双极板及无人机。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本实用新型相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

以燃料电池为动力系统的无人机兼具燃油动力的长续航优点和电池动力的无震动和噪音的优点。为无人机在复杂的工作环境提供了更好的动力选择。有望成为新一代无人机动力源。燃料电池通过氢气和氧气的电化学反应产生电能；当氢气供应到燃料电池中时，氢在氢反应极分解为氢离子和电子；氢离子通过电解质膜在氧气反应极遇到氧气，并产生水和电，这样就可以长时间为无人机供电；由于可以很容易地从大气中获取氧气，因此，无人机燃料电池只需提供氢气即可工作。燃料电池的优势可总结如下：a)、没有直接污染、噪音低，b)、这种电池是由能量密度非常高的氢气提供能量，c、氢气的质量能量密度是锂离子电池的150倍！这一点足以显示氢燃料电池在无人机领域应用的优势。

近几年，燃料电池由于高效、无污染受到很多国家的重视，并在众多领域有着广泛的应用。其中，质子交换膜燃料电池结构简单、工作温度低、启动速度快，是目前市场上最受欢迎的燃料电池。质子交换膜燃料电池空冷电堆用空气取代水作为电堆的冷却剂，减少了电堆系统的BOP(辅助设备)，被广泛应用于便携电源、无人机等领域。质子交换膜燃料电池电堆具有双极板和膜电极两个关键部件，其中双极板重量占整个电池电堆的80％。双极板分为两类，一类是石墨双极板，另一类是金属双极板。石墨双极板体积大且易碎，一般只作为静置电源(参见表1)。可移动的电源以金属双极板为主，主流的产品是316L不锈钢金属双极板。在空天领域对重量非常敏感，钛是一种新型航空材料，其强度和耐腐蚀性都比不锈钢好，其密度(4.8g/cm³)低于不锈钢(7.8g/cm³)，采用纯钛或钛合金做双极板基材可将整个电堆质量大幅减小。无论是质量功率密度角度还是从负载经济性角度考虑都有重要的现实意义。

目前，空冷燃料电池金属阴极板的成型是技术难点。在阴极板侧，流经流道沟槽的空气不仅参与反应，还需要带走反应产生的热量。为了达到有效散热，空气的流量要足够大，有时高达反应计量的100倍。这就要求阴极板流道沟槽的横截面要尽量大。为了增加阴极板流道沟槽的横截面积就需要尽量增加流道沟槽的深度，但一定厚度的金属板材的冲压成型深度存在极限，超过极限后会导致针孔或撕裂等缺陷。一般来说，要求阴极板的沟槽深度是材料厚度的十倍甚至以上，而且成型的圆角小于材料的厚度。虽然金属板材具有一定的延展率，普通的冲压成型仍然无法实现上述要求，材料破裂是失效的主因。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述问题，提出了一种燃料电池阴极开放式金属双极板及无人机，本实用新型中反应空气和散热空气共用阴极流道，氢气利用阳极流道，而中间板分隔了阴、阳流道，粘结在中间板上的阴、阳极密封圈把空气和氢气分隔开来，并保证氢气不会泄漏。

根据一些实施例，本实用新型采用如下技术方案：

第一个方面，本实用新型提供了一种燃料电池阴极开放式金属双极板。

一种燃料电池阴极开放式金属双极板，包括：

从上至下依次的阳极密封圈、阳极流道板、中间板、阴极密封圈和阴极流道板。

进一步地，所述阳极密封圈与阳极流道板相邻的一面设有若干凸起。

进一步地，所述阳极密封圈将所述阳极流道板的周边封闭，且阳极密封圈固定在中间板上。

进一步地，所述中间板由薄金属平板经冲压或者激光切割制成。

进一步地，所述阴极密封圈至少设有两块，一块阴极密封圈设置在阴极流道板的一端，另一块阴极密封圈设置在阴极流道板的另一端。