[发明专利]一种燃料电池双极板及具有其的燃料电池电堆

说明书

本发明提供一种燃料电池双极板及具有其的燃料电池电堆，双极板包括阳极板和阴极板，阳极板和阴极板叠置在一起；阳极板的正面形成有依次连通的燃料进口、阳极反应区和燃料出口，阳极反应区形成有阳极反应流道且阳极反应流道呈S型；阴极板的正面形成有依次连通的氧化剂进口、分流过渡区、阴极主反应区、汇流过渡区和氧化剂出口，阴极主反应区形成有阴极主反应流道；分流过渡区的分流流道与阴极主反应流道呈Z字型；汇流过渡区的汇流流道与阴极主反应流道呈Z字型；结构简单，可成型性高，流道设计合理，降低了流动阻力，提高了流量分配的均匀性，反应生成的水可及时排出，电池功率输出稳定；定位孔设置加强筋，定位孔不易变形，保证定位准确。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池双极板及具有其的燃料电池电堆。

背景技术

燃料电池主要由阳极板、阴极板和膜电极组成；阳极板表面形成有燃料流道，阴极板表面形成有氧化剂流道，阳极板和阴极板之间形成有冷却流道；膜电极由催化剂层、扩散层和质子交换膜组成，阳极反应物通过燃料入口进入阳极反应区，再经过扩散层到达催化剂层，经过催化变成离子，离子再通过质子交换膜传导到阴极反应区形成电流。流道的结构直接影响燃料电池的输出性能，合理的结构能够将反应物以最优方式分配至反应区；现有技术中，由于阳极板和阴极板的流道设计不合理，导致反应物的流量分配不均、反应生成的水不能及时排出、电池功率输出不稳定和使用寿命短。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种燃料电池双极板，以解决现有技术中双极板的流道设计不合理导致反应物的流量分配不均和电池功率输出不稳定等问题。

本发明提供一种燃料电池双极板，所述燃料电池双极板包括阳极板和阴极板，所述阳极板和阴极板叠置在一起；

所述阳极板设有燃料进口、燃料出口以及位于所述燃料进口、燃料出口之间的阳极反应区，所述阳极反应区形成有阳极反应流道，所述阳极反应流道的两端分别与燃料进口、燃料出口连通，且所述阳极反应流道为蛇形流道；

所述阴极板设有氧化剂进口、氧化剂出口以及位于所述氧化剂进口、氧化剂出口之间的阴极反应区，所述阴极反应区包括阴极主反应区、分流过渡区和汇流过渡区，所述阴极主反应区形成于所述阴极板的主体部分处，所述分流过渡区形成于所述氧化剂进口与阴极主反应区之间，所述汇流过渡区形成于所述阴极主反应区出口与氧化剂出口之间；

所述阴极主反应区形成有多个阴极主反应流道，多个所述阴极主反应流道为并行排列的平直流道；所述分流过渡区和汇流过渡区在所述平直流道两侧分别形成多个并行排列的蛇形流道，且所述分流过渡区的蛇形流道出口与所述阴极主反应区的阴极主反应流道入口连通，所述汇流过渡区的蛇形流道入口与所述阴极主反应区的阴极主反应流道出口连通。

进一步可选地，沿所述阳极板的长度方向，所述燃料进口和燃料出口分别设置在所述阳极板的正面的两端，每个所述阳极反应流道包括依次连通的第一阳极反应流道、第二阳极反应流道、第三阳反应极流道、第四阳极反应流道和第五阳极反应流道；

所述第一阳极反应流道、第三阳极反应流道和第五阳极反应流道均沿所述阳极板的长度方向延伸，所述第二阳极反应流道和第四阳极反应流道均沿所述阳极板的宽度方向延伸。

进一步可选地，所述分流过渡区的蛇形流道数量大于所述阴极主反应流道的数量，所述阴极主反应流道的数量大于所述汇流过渡区的蛇形流道数量。

进一步可选地，所述分流过渡区的蛇形流道包括多个第一分流流道和多个第二分流流道，所述氧化剂进口、第一分流流道、第二分流流道和阴极主反应流道依次连通，且所述第一分流流道、第二分流流道和阴极主反应流道呈Z字型；和/或，

所述汇流过渡区的蛇形流道包括多个第一汇流流道和多个第二汇流流道，所述阴极主反应流道、第二汇流流道、第一汇流流道和氧化剂出口依次连通，所述阴极主反应流道、第二汇流流道、第一汇流流道呈Z字型。