[发明专利]双极板及燃料电池

说明书

本发明提供了一种双极板及燃料电池，涉及燃料电池的技术领域，双极板包括阴极板和阳极板；阴极板上设置有多个空气流场沟脊；每两个相邻的空气流场沟脊之间形成空气流道；空气流场沟脊的宽度和高度均为100‑1000微米；空气流道的宽度为100‑1000微米；阳极板上设置有多个氢气流场沟脊；每两个氢气流场沟脊之间形成氢气流道；氢气流场沟脊的宽度和高度均为100‑1000微米；氢气流道宽度为100‑1000微米。该双极板的流道的超细密化设置能够令气体在流道的流通过程中分布更加均匀，在进出口气体压力损失一定的情况下，压力损失梯度增大，实现快速排水，避免电极水淹，因此能够配备更小功率的空压机，避免开发大功率的空压机，也能够防止燃料电池系统有效功率的降低。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种双极板及燃料电池。

背景技术

燃料电池是一种将氢气和氧气通过电化学氧化反应而发电的装置，市场前景十分广阔。燃料电池具体可分为质子交换膜燃料电池、高温固体氧化物燃料电池、碱性燃料电池、磷酸燃料电池和熔融碳酸盐燃料电池。其中，质子交换膜燃料电池通常是由膜电极、气体扩散层、双极板等部件交替堆叠而成。双极板主要分为石墨双极板、复合材料双极板和金属双极板。其中，金属薄板具有较高的强度以及良好的导电、导热性能，原材料价格便宜且适合大批量生产方式，是燃料电池产业化的第一选择。

燃料电池的排水技术在由传统的重力排水方式向压力排水方式转变，而这一转变对空压机性能提出了更高的技术要求。在采用压力排水替代传统重力排水策略中，需要大功率的空压机，通过增大流路压力损失梯度来实现燃料电池排水，防止电极水淹现象的产生。

因此，现有技术中的质子交换膜燃料电池金属薄板双极板的设计增加了实用化空压机的开发难度；另一方面空压机功率的提高会造成燃料电池系统有效功率的降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双极板及燃料电池，以改善现有技术中存在的质子交换膜燃料电池金属薄板双极板的设计增加了实用化空压机的开发难度；另一方面空压机功率的提高会造成燃料电池系统有效功率的降低的技术问题。

本发明提供的双极板，包括阴极板和阳极板；阴极板和阳极板间隔设置；阴极板远离阳极板的一面间隔设置有多个空气流场沟脊；每两个相邻的空气流场沟脊之间形成空气流道；空气流场沟脊的宽度和高度均为100-1000微米；空气流道的宽度为100-1000微米；阳极板远离阴极板的一面间隔设置有多个氢气流场沟脊；每两个氢气流场沟脊之间形成氢气流道；氢气流场沟脊的宽度和高度均为100-1000微米；氢气流道宽度为100-1000微米；阴极板和阳极板上，沿垂直于其延伸的方向贯穿有氧化剂入口、氧化剂出口、燃料气体入口以及燃料气体出口；氧化剂入口和氧化剂出口通过空气流道连通；燃料气体入口和燃料气体出口通过氢气流道连通。

进一步的，空气流场沟脊依次水平间隔设置；氢气流场沟脊依次水平间隔设置。

进一步的，空气流道为多个，多个空气流道依次间隔设置；阴极板上设置有第一空气导流流道和第二空气导流流道；氧化剂入口通过第一空气导流流道与空气流道连通，氧化剂出口通过第二空气导流流道与空气流道连通；氢气流道为多个，多个氢气流道依次间隔设置；阳极板上设置有第一氢气导流流道和第二氢气导流流道；燃料气体入口通过第一氢气导流流道与氢气流道连通，燃料气体出口通过第二氢气导流流道与氢气流道连通。

进一步的，第一空气导流流道、第二空气导流流道、第一氢气导流流道以及第二氢气导流流道均为多个；每个第一空气导流流道和第二空气导流流道对应的空气流道的数量相同；每个第一氢气导流流道和第二氢气导流流道对应的氢气流道的数量相同。