[发明专利]一种两端带有波纹板散热肋的空冷型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，并公开了一种两端带有波纹板散热肋的空冷型燃料电池金属双极板。所述阴极板上设置有纵向波纹流道，该纵向波纹流道的两端设置有氢气的入口/出口与所述阳极板上的入口/出口对应，所述氢气的入口/出口的外侧均设置有波纹状的散热肋，该散热肋上的流道方向和所述纵向波纹流道的方向一致，空气进入所述纵向波纹流道和散热肋中带走金属双极板的热量，实现空冷；所述阳极板上设置有横向波纹流道，所述氢气的入口/出口设置在该横向流道的两侧，该氢气从所述氢气的入口/出口进入和流出。通过本发明，解决中等功率的空冷型燃料电池的散热问题。

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，涉及一种两端带有波纹板散热肋的空冷型燃料电池金属双极板。

背景技术

质子交换膜燃料电池通过氧化还原反应将氢气与氧气直接转换为电能和水及废热排出。且燃料电池中的电化学反应需要在合适的温度下进行，因此需要将反应过程中产生的热量及时排出。通过冷却方式可以将燃料电池分为水冷及空冷两种类型。

空冷燃料电池通过风扇鼓入空气，带走电堆内积累热量，液冷燃料电池预留冷却通道，通过冷却液泵将冷却液泵入电堆内循环，带走电堆内热量，冷却液一般选择热容大，粘度低，成本低，不导电液体，冷却效果远高于空气，但双极板预留冷却通道及冷却液循环回路，冷却泵及散热器大大增加电堆系统体积，因此限制其在便携式移动电源、无人机、无人船等对体积质量要求高的场景应用。

CN201721485943.3将散热片嵌入金属阴极板的流道内，通过散热片增大冷却面积以达到增加散热量的目的。所设计的增强散热效果的风冷燃料电池双极板结构复杂，需要在阴阳极组装之前插入波纹散热片，增加制造成本；CN202110819986.5公开了一种风冷质子交换膜燃料电池金属双极板，通过在氢气进出口处设计缓冲流道，分流柱及分流沟槽，以达到提高燃料电池反应速率的效果，该专利仅专注于提高氢气气流进出口分布，未关注风冷燃料电池的阴极散热问题，CN201911217398.3公开了一种风冷燃料电池石墨双极板，通过设计阴阳极交叉流道，使氢气与氧气在两极分布均匀。设计阴阳极两片石墨单极板贴合形成双极板。阳极进出口设计扰流柱来强化氢气流动扰动，以达到氢气分布均匀的目的。但石墨双极板是实心结构，质量重，且材料脆，限制其在震动幅度大的场景应用。

为解决中等功率的空冷型燃料电池的散热问题，提出一种基于金属冲压双极板的阴极两端带有波纹板散热肋的结构，两端散热肋与阴极板冲压一体成型，阴阳极板通过氢气进出口处焊接，所提出的双极板结构简单，成本低，不增加系统复杂性，同时提高风冷燃料电池散热性能。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种两端带有波纹板散热肋的空冷型燃料电池金属双极板，解决中等功率的空冷型燃料电池的散热问题。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种两端带有波纹板散热肋的空冷型燃料电池金属双极板，该金属双极板包括阴极板和阳极板，其中：

所述阴极板上设置有纵向波纹流道，该纵向波纹流道的两端设置有氢气的入口/出口与所述阳极板上的入口/出口对应，所述氢气的入口/出口的外侧均设置有波纹状的散热肋，该散热肋上的流道方向和所述纵向波纹流道的方向一致，空气进入所述纵向波纹流道和散热肋中带走金属双极板的热量，实现空冷；

所述阳极板上设置有横向波纹流道，所述氢气的入口/出口设置在该横向流道的两侧，该氢气从所述氢气的入口/出口进入和流出。

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，所述阳极板上的横向流道被打断分为多段流道脊，气体在分段处混合在分配。

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。