[发明专利]燃料电池的极板组件及阴极板和阳极板

说明书

燃料电池的极板组件及阴极板和阳极板，所述极板组件包括一阴极板和一阳极板，其中阴极板包括阴极流场部，其包括具有多个间断条状的第一导流脊的第一引导部和第一主流场部，阳极流场部包括具有多个间断条状的第二导流脊的第二引导部和第二主流场部，由于第一和第二导流脊的延伸方向与流体的流动方向匹配度较高，从而能尽量减少因流体中携带的气态水冲击导流脊而产生和堆积的液态水，防止水淹，并且其间断构造能够使气体在被引导的过程中，交替地分流和汇合，从而使流体在多次再分配和再汇合的过程中被分配得更均匀。

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，具体而言，本发明涉及一种能够均匀导流的极板组件以及相应的阴极板和阳极板。

背景技术

燃料电池是一种将燃料(氢气)和氧化剂(氧气)中的化学能通过电化学反应转化成电能的发电装置。由于其不受“卡诺循环”的限制，因此能量转换效率要显著高出普通热机。除此之外，燃料电池还具有无污染、噪声低、可靠性高等优点。

燃料电池包括若干相互堆叠的燃料电池单体，其中所述燃料电池单体包括阴极板、阳极板和夹设在所述阴极板和所述阳极板之间的膜电极组件，所述阴极板用于将氧化剂(氧气或含氧气的气体)均匀地分配和引导至所述膜电极组件的阴极侧，所述阳极板用于将燃料(氢气)均匀地分配和引导至所述膜电极组件的阳极侧，从而为燃料电池的电化学反应供应燃料和氧化剂。

为了确保燃料电池的正常反应和增强其性能，所述氧化剂应当从其进口被均匀地分配和引导至阴极反应流场，相应地，所述燃料应当从其进口被均匀地分配和引导至阳极反应流场。换言之，氧化剂和燃料在相应的反应流场中分布的均匀程度，直接影响燃料电池的性能。

如图1和图2所示，图中分别示出了两种现有技术中设置于极板(阴极板或阳极板)的气体进出口与主流场之间的导流结构。在图1中，所述导流结构采用的是点阵式排列的导流柱，通过点阵式的导流柱对气体进行导向，从而将气体从其进口分配和引导至所述主流场的每一个流道中。但这种点阵式排列的导流柱不符合气体流动规律，与气体流动路径的匹配度较差，因此导流柱附近容易产生和堆积液态水，进而造成水淹。

而在图2中，所述导流结构采用的是连续的导流脊，气体从进口流出后被不同的导流脊引导至主流场的不同流道，从而实现气体的引导和分配。由于气体难以均匀地从进口流入不同的导流通道(形成于相邻导流脊之间的通道)，因此各导流通道内的气体流量是不相等的，进而导致气体难以被均匀地分配和引导至主流场的各个流道中。

发明内容

本发明的一个优势是提供一种燃料电池的极板组件及阴极板和阳极板，其中所述极板组件的阴极板和阳极板均设有间断的导流脊，其中所述导流脊沿着流体的流动路径延伸，由于所述导流脊的延伸方向与流体的流动方向匹配度较高，从而能尽量减少因气体中携带的气态水冲击导流脊而产生和堆积的液态水，防止水淹。

本发明的另一个优势在于提供一种燃料电池的极板组件及阴极板和阳极板，其中所述导流脊的间断构造能够使气体在被引导的过程中，交替地分流和汇合，从而使气体在多次再分配和再汇合的过程中被分配得更均匀。

本发明的另一个优势在于提供一种燃料电池的极板组件及阴极板和阳极板，其中当所述阴极板和所述阳极板按照阴极流场部面向阳极流场部的方式对齐叠置时，设置于所述阴极板的部分导流脊和设置于所述阳极板的部分导流脊呈镜像分布，从而当膜电极组件被夹设于所述阴极板和所述阳极板之间时，所述呈镜像分布的部分导流脊能够对所述膜电极组件提供良好的支撑，使所述膜电极组件在两侧的压力作用下保持平整，防止因两侧的导流脊相互错位而导致所述膜电极组件翘曲甚至破损。

本发明的另一个优势在于提供一种燃料电池的极板组件及阴极板和阳极板，其中当所述膜电极组件被夹设于所述阴极板和所述阳极板之间时，所述阴极板的任一导流脊至少部分地重叠于所述阳极板的至少一个导流脊，从而使所述膜电极组件能够被平整地支撑于所述阴极板和所述阳极板之间。