[发明专利]燃料电池用双极板

说明书

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，特别涉及燃料电池的双极板。 

背景技术

燃料电池通常由多个电池单元构成，每个电池单元包括两个电极(阳极和阴极)， 

该两个电极被电解质元件隔开，并且彼此串联地组装，形成燃料电池堆。通过给每个电极供给适当的反应物，即给一个电极供给燃料而另一个供给氧化剂，实现电化学反应，从而在电极之间形成电位差，并且因此产生电能。 

为了给每个电极供给反应物，使用通常称为“双极板”并且设置在每个单个电池的两侧的特定界面元件。这些双极板通常是邻近阳极或阴极支撑体放置的单个元件的形式。双极板是燃料电池组的重要元件。燃料电池堆在运行过程中，双极板执行如下功能以维持燃料电池堆的最佳工作状态以及使用寿命:(1)电池导电体，极板两侧分别形成阴极阳极，将一个个电池单元串联以组成燃料电池堆;(2)通过流道向电极提供反应气(传质);(3)协调水与热的管理，防止冷却介质及反应气体外漏;(4)向膜电极组件(MEA)提供结构强度支持。 

为完成上述功能，双极板的材料需要具有高电导率、足够的机械强度、良好的热导、气体透过率低、抗腐蚀且能在电池工作环境中化学稳定相当长的时间。此外，考虑到设计与易于加工制造的需要，双极板的材料还应该具备重量轻，体积小，成本低廉，甚至要求可回收利用等特征。 

双极板不但需要提供反应物的流道，还需要排出反应后生成水与热量，避免因热量蓄积而造成燃料电池的不能工作和寿命的缩短。为此，较早的设计方案是分别独立设计氧化剂流道、燃料流道、闭路的冷却介质流道，通过冷却介质流道中高速气流对带走反应产生的热。但是这种独立的冷却流道需要增加包括鼓风机等在内的一套控制系统对其压力、反应速度进行控制，以确保燃料电池电化学反应时，不会出现过高或过低的温度。这种单独分开的设计结构复杂，其制造成本过高，阻碍了燃料电池的推广使用。 

为此，当前广泛采用的改进方案是，省去冷却流道和对应的控制系统，通过增大反应物流道中的供氧流道的气体速度，在供氧流道中空气高速流动时，即提供燃料电池电化学反应所需的氧气，同时通过高速流动的空气对燃料电池进行冷却，其双极板断面结构如图1所示。图1中，双极板1两侧设有反应物流道，即氧化剂流道2和燃料流道3。其中氧化剂流道2提供氧化剂(氧气)的同时，也作为冷却介质(空气)的流道。 

由于燃料电池中质子交换模需要含有一定的水分才能传质，特别是对于聚四氟乙烯的阳离子交换膜(Nafion)而言，需要保持一定的湿度才能达到较高的反应效率，燃料电池电化学反应所产生的水是充足的，但是这种开路的设计， 使得氧化剂流道2中高速流动的空气在带走热量的同时，也使得反应产生的水被过量消耗，这严重影响了燃料电池的反应效率。 

为此，进一步的改进方案是，在模电极上增加了由特殊材料制成的保湿层涂层，该保湿层材料成本高，亦难以推广应用。并且由于反应时，由于流道内介质(空气)速度快， 

导致该保温层材料容易被吹走，造成燃料电池输出功率的减小和使用寿命的缩短。 

发明内容

本发明的目的在于，提供一种燃料电池用双极板，以解决现有技术中存在的反应产生的水被过量消耗并损害模电极的问题。 

本发明采用如下技术方案: 

一种燃料电池用双极板，包括板体和设于所述板体一侧的多个燃料流道，在所述板体的另一侧还设有多个第一流道，所述板体中设有多个第二流道和多个通孔，每个所述第一流道的靠近两端位置处至少通过两个所述通孔与至少一个所述第二流道连通。 

进一步地，所述板体包括第一板和第二板，所述第一流道设于所述第二板的一侧，所述通孔设于所述第二板上，所述第二流道形成于所述第一板的一侧和所述第二板的另一侧之间，所述燃料流道设于所述第一板的另一侧。 

进一步地，所述第一板包括板壁，所述燃料流道和第二流道通过所述板壁分隔。 

进一步地，所述第二板包括板壁，所述第一流道与所述第二流道通过所述第二板的板壁分隔，所述通孔设于所述板壁上。 

进一步地，所述第一流道和所述第二流道的数量相同。 

进一步地，所述第一流道和所述第二流道位于所述双极板的同一纵向方向上。 

进一步地，所述第一流道和所述第二流道位于所述双极板的同一横向方向上。 

进一步地，所述第一流道之间的侧壁位于所述第二流道之间的侧壁正下方。