[发明专利]一种双凹凸通道空冷质子交换燃料电池金属双极板

说明书

本发明属于质子交换膜燃料电池相关技术领域，并公开了一种双凹凸通道空冷质子交换燃料电池金属双极板。该双极板包括阴极板和阳极板，其中，所述阴极板和阳极板上均设置有波纹流道，波纹流道中设置有用于增加气流扰动的凸台，阴极板和阳极板上的波纹流道方向相互垂直，阴阳极流道形成交叉流道，阴极板和阳极板的两端对应位置均设置有氢气入口/出口。通过本发明，提高空冷型燃料电池的输出性能，强化传质同时解决散热问题。

技术领域

本发明属于质子交换膜燃料电池相关技术领域，更具体地，涉及一种双凹凸通道空冷质子交换燃料电池金属双极板。

背景技术

燃料电池质子交换膜燃料电池被认为是最有前途的能量转换装置之一，风冷式燃料电池堆将冷却装置与阴极气体供应设备相结合，具有结构简单、体积小和质量轻。阴极中的风扇提供空气以通过阴极流道供应氧气并去除热量。由于散热能力的限制，风冷堆仅适用于中等功率，广泛应用于便携式移动电源、无人机、无人船等。双极板的设计直接影响风冷堆的热管理、体积和质量。双极板是燃料电池的主要部件之一，占电堆约60-80％质量、30-45％成本和总体积的80％以上。

CN20202 1816173.8提出一种具有微突起结构的金属双极板，解决了电池内部多余的液态水不能及时排走，导致发生水淹现象的问题。适用于中高电流密度下运行的液冷燃料电池，突起结构旨在提高电池内部的水管理问题。CN201910156419.9提出一种包括多个依次排布的反应区的流场，相邻的流道之间设置有突起的脊，蛇形流过通道的气体在拐角处被突出脊扰动，来保证电堆输出性能的一致性和燃料电池综合性能的提升。CN202010456157.0提供了一种适用于燃料电池电堆的透气双极板，阴极流场板的一侧设置有多个向外突起的脊，脊上开设有多个开口，两两相邻的脊之间构成流道，即脊下空间与流道均与空气联通，有利于提升膜电极阴极对应流道脊部处的氧气浓度，但减小了膜电极与双极板接触面积，膜电极与双极板接触面积减小容易造成局部过热。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种双凹凸通道空冷质子交换燃料电池金属双极板，提高空冷型燃料电池的输出性能，强化传质同时解决散热问题。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种双凹凸通道空冷质子交换燃料电池金属双极板，该双极板包括阴极板和阳极板，其中，

所述阴极板和阳极板上均设置有波纹流道，波纹流道中设置有用于增加气流扰动的凸台，阴极板和阳极板上的波纹流道方向垂直，阴阳极流道形成交叉流道所述阴极板和阳极板的两端对应位置均设置有氢气入口/出口。

进一步优选地，所述阴极板的一端或两端的向外延延伸处设置有散热肋，该散热肋上设置与有所述阴极板相同的波纹流道。

进一步优选地，所述阳极板上的波纹流道被打断分为多段流道脊。

进一步优选地，所述流道脊的长度的为所述阳极板的单个流道宽度的10～15倍，打断间隔的宽度为阳极板单个流道宽度的1～2倍。

进一步优选地，所述凸台的高度低于所述波纹流道的高度。

进一步优选地，所述散热肋流道的宽度，深度以及倒角与所述阴极板上的纵向波纹流道一致，该散热肋与所述阴极板一体化成型。

进一步优选地，所述氢气入口/出口设置有密封圈。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具备下列有益效果：

1.本发明的阴极板两端伸长带散热肋，流道内带气流扰动凸台结构，有利于增加阴极板散热面，增强阴极气流扰动，强化散热，凸台结构与阴极板一体冲压成型，结构简单；

2.本发明的阳极板流道内带凸台结构，有利于增加阳极气流扰动，强化阳极传质，提高燃料电池反应速率，突起结构与阳极板一体冲压成型，结构简单；