[实用新型]一种极板及燃料电池

说明书

本实用新型提供了一种极板及燃料电池，所述极板包括进气口区、流场反应区和出气口区，进气口区通过流场反应区与出气口区连通。所述流场反应区包括多个流场反应通道，各流场反应通道包括多个反应单元，各反应单元包括第一通道、第二通道和汇合通道，汇合通道将所述第一通道和所述第二通道流通过来的物质进行汇合。由于极板的流场反应区的第一通道、第二通道和汇合通道整体形成为二合一流道结构，其能使层流形式转变为湍流形式，进而在汇合通道处使得燃料气体向质子交换膜上进行扩散，由此增强了电化学反应、减少了液态水在流道中的堆积，进而缓解了“水淹”现象、加强了传质和换热能力，由此使得本实用新型的燃料电池拥有更优的性能。

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种极板及燃料电池。

背景技术

燃料电池的水管理问题对燃料电池的性能具有很大影响，当燃料电池内水含量不足时，质子交换膜处于一种脱水状态，使膜的质子电导率急剧下降，严重影响燃料电池的正常工作。当燃料电池中含水量过高时，容易发生“水淹”现象，气体流道、气体扩散层甚至催化层被水淹没，导致反应物气体无法到达反应位点参与反应，引起燃料电池性能急剧恶化。

对燃料电池的极板的流道进行合理设计，可以有效改善反应物气体的流场分布，减少流道中的液态。目前，针对防止水淹的技术主要集中在极板的流道结构上，常见的流道结构有蛇形流道、交指形流道和各种仿生学流道，这些流道结构都无法很好地解决“水淹”问题。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述问题，提出了一种提极板及燃料电池。

在第一方面，本实用新型的极板包括进气口区、流场反应区和出气口区，所述进气口区通过所述流场反应区与所述出气口区连通。其中，所述流场反应区包括多个流场反应通道，多个所述流场反应通道间隔设置。各流场反应通道包括多个反应单元，各反应单元包括第一通道、第二通道和汇合通道，所述汇合通道连通于所述第一通道和所述第二通道并将所述第一通道和所述第二通道流通过来的物质进行汇合。所述进气口区与所述出气口区分别与各流场反应通道的对应反应单元的第一通道和第二通道连通。

进一步地，各流场反应通道的多个所述反应单元包括第一反应单元、第二反应单元和第三反应单元。所述第一反应单元靠近所述进气口区设置，所述第三反应单元靠近所述出气口区设置，所述第二反应单元设置于所述第一反应单元与所述第三反应单元之间。

进一步地，各流场反应通道的第二反应单元在数量上为多个，多个所述第二反应单元的长度依次递增。

进一步地，各反应单元的第一通道包括平直段和倾斜段，所述平直段连接于所述倾斜段。

进一步地，所述第一反应单元和所述第三反应单元的第一通道的倾斜段为一段，所述第一反应单元的平直段靠近所述进气口区，所述第三反应单元的平直段靠近所述出气口区。所述第二反应单元的第一通道的倾斜段为两段，所述第二反应单元的平直段位于两段倾斜段之间并连接于两段倾斜段，所述第二反应单元的倾斜段连接于相邻反应单元的汇合通道。

进一步地，所述第二通道在结构上与所述第一通道相同。

进一步地，多个所述流场反应通道包括第一流场反应通道和第二流场反应通道，所述第二流场反应通道与所述第一流场反应通道正相对设置或者错位设置。

进一步地，所述极板还包括第一分配区，所述第一分配区位于所述进气口区与所述流场反应区之间，用于将经由所述进气口区流过来的燃料分配到所述流场反应区的对应的流场反应通道中。

进一步地，所述极板还包括第二分配区，所述第二分配区位于所述流场反应区与所述出气口区之间，用于将经由所述流场反应区流过来的燃料分配到所述出气口区的对应的出气口中。

在第二方面，本实用新型的燃料电池包括层叠设置的阳极板、膜电极和阴极板，其中，所述阳极板和所述阴极板中的至少一个为上述所述的极板。