[发明专利]燃料电池双极板

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体是涉及一种流体、温度分布均匀，且整体性能稳定的燃料电池双极板。

背景技术

燃料电池主要由阳极双极板、阴极双极板以及夹在两双极板之间的膜电极组成。所述膜电极由催化剂层、扩散层、质子交换膜组成，阳极反应物通过流场流道输入口进入反应流场区，阳极反应物再经过扩散层到达催化剂层，阳极反应物经过催化变成离子，离子再通过质子交换膜传导到阴极双极板流场反应区形成电流。单片阳极双极板、单片阴极双极板与单片膜电极组成单元电池，多片单元电池叠加组成大功率燃料电池电堆，为负载提供所需电能。

燃料电池双极板的流场设计直接影响燃料电池阳极、阴极反应物的流体、温度分布，从而影响燃料电池效率。通常在流场设计中需满足如下要求：

1、有较小的压降，降低对燃料电池电堆外围设备的性能要求，如气泵、液泵；

2、燃料电池双极板阳极反应物流道、燃料电池双极板阴极反应物流道布局合理；

3、燃料电池膜电极在反应流场区的各点流体、温度分布

均匀；

4、燃料电池阳极双极板流道、燃料电池阴极双极板流道能迅速将运行过程中产生的水排除。

目前，燃料电池双极板流道的类型主要有蛇形流道、平行流道等：

蛇形流道，它的优点是能迅速排除生成的液态水；其缺点是：对于面积比较大的反应区域，因其流道长度较长，导致流体、温度在反应流场区的分布不均匀，从而导致燃料电池系统效率低。

平行流道，具有压降低的特点，流道长度短，流体浓度均匀，但流道中流体流动的微小差别会对电池的整体性能造成扰动，容易出现性能不稳定的情况。

通过以上分析可知，几种现有技术分别有一定的优势和劣势，但通常是在牺牲了一种或几种技术要求的前提下，满足另一种技术设计要求的，这样就限制了其只能在特定条件或环境下进行应用。因此必须设计一种既能保证流体、温度分布均匀又能使反应流场压降不大的燃料电池双极板。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出一种燃料电池双极板，具有流体、温度分布均匀，且整体性能稳定的优点。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种燃料电池双极板，包括反应流场、阳极反应物进口、阳极反应物出口、阴极反应物进口、阴极反应物出口，所述反应流场设于所述双极板的正面中部，所述阳极反应物进口、阳极反应物出口、阴极反应物进口、阴极反应物出口两两一组设于所述双极板的长度方向的两端处，所述反应流场包括平行排布的多条反应流道，相邻两条反应流道之间通过板脊隔开，每条反应流道的输入口与所述阳极反应物进口或所述阴极反应物进口连通，每条反应流道的输出口与所述阳极反应物出口或所述阴极反应物出口连通；每条反应流道从双极板一端的阳极反应物进口或阴极反应物进口处沿长度方向延伸，至双极板另一端后向宽度方向转向再延伸，再向长度方向转向再延伸，如此历经多次转向后，沿长度方向延伸至双极板的一端或另一端的阳极反应物出口或阴极反应物出口，多条反应流道构成漩涡式反应流场。

进一步的，所述燃料电池双极板的阳极反应物进口与所述反应流道的输入口之间通过背面的过渡槽相连。

进一步的，所述燃料电池双极板的背面设有相互平行的多条沟槽，所述多条沟槽构成栅格状散热区。

进一步的，所述燃料电池双极板的正面设有环形密封槽，所述密封槽将所述反应流场、所述阳极反应物进口、所述阳极反应物出口、所述阴极反应物进口、所述阴极反应物出口包围在内。

进一步的，所述燃料电池双极板表面形成有石墨浸渍层或者金属镀层。

进一步的，所述燃料电池双极板适用的反应物为纯氢气、富氢气体、甲烷、天然气、纯氧气、空气、甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇及它们的水溶液。

本发明的有益效果是：