[发明专利]一种燃料电池双极板和电堆

说明书

本发明提供了一种燃料电池双极板和电堆，包括：位于双极板的第一侧的阳极反应物进口和阴极反应物出口、位于双极板的第二侧的阳极反应物出口和阴极反应物进口、位于双极板的第三侧的冷却液进口、位于双极板的第四侧或第三侧的冷却液出口；阳极反应物通道和阴极反应物通道在第一侧至第二侧的方向上延伸，冷却液通道包括相互连通的多个冷却液子通道，冷却液子通道从第三侧到第四侧的方向上延伸，其中，相邻的两个冷却液子通道中冷却液的流动方向相反，不仅可以增加反应物进出口的面积，防止冷却液与反应物互窜，又有利于调整双极板的长宽比例，提高双极板的机械强度，还可以实现在反应物流动方向上的温度梯度，实现燃料电池内的水热平衡。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，更具体地说，涉及一种燃料电池双极板和电堆。

背景技术

燃料电池是一种将存在于燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。由于燃料电池具有启动方便、高能量密度、长寿命、零排放以及高能量转化效率等优点，因此，已经被广泛应用在自动车、通信基站和便携式电动工具等的电源中。

燃料电池工作时，阳极反应物(如氢气)输入到阳极电极侧，阴极反应物(如氧气)输入到阴极电极侧，阳极反应物和阴极反应物在电极和电解质的界面上发生氧化还原反应，产生电流，输出电能。但是，由于燃料电池在运行时会生成水并放出大量的热量，因此，若不及时将生成的水移出，或者，不及时对燃料电池进行散热，将会影响燃料电池的性能和寿命。

近年来，燃料电池自增湿成为研究的热点之一，通过设计燃料电池电池堆的结构，可以实现燃料电池的水热平衡。其通常采用反应物逆流的燃料电池结构，即使阳极反应物(如氢气)和阴极反应物(如氧气)的流向相反，如图1所示，阴极反应物进口10、冷却液进口11、阳极反应物出口12同处于双极板的一个短边侧，阴极反应物出口13、冷却液出口14、阳极反应物进口15同处于双极板的另一个短边侧，基于此，选用合适的质子交换膜，可以使阴极反应物出口13的气态水扩散到阳极反应物进口15，以增加阳极反应物的湿度。同时，可以采用循环泵，将阳极反应物出口12没有消耗掉的阳极反应物再次通入到阳极反应物进口15进行反应，循环的阳极反应物从电池堆内带出的气态水也能对阳极反应物进口15的气体以及阴极反应物进口10进行加湿。

但是，冷却液进出口会占用双极板短边侧的空间，给阳极反应物进出口以及阴极反应物进出口的面积带来限制，也会降低双极板的机械强度，同时冷却液进出口与阳极反应物进出口或阴极反应物进出口相邻，容易造成冷却液与阳极反应物或阴极反应物之间的窜漏。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种燃料电池双极板和电堆，以解决冷却液进出口占用双极板短边侧的空间，给气体进出口的设计带来限制、降低双极板的机械强度以及造成冷却液与阳极反应物或阴极反应物之间窜漏的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种燃料电池双极板，包括：

位于所述双极板的第一侧的阳极反应物进口和阴极反应物出口、位于所述双极板的第二侧的阳极反应物出口和阴极反应物进口、位于所述双极板的第三侧且靠近所述阴极反应物进口一端的冷却液进口、位于所述双极板的第四侧或所述第三侧且靠近所述阴极反应物出口一端的冷却液出口，所述第二侧与所述第一侧相对，所述第四侧与所述第三侧相对；

位于所述双极板一侧表面的多个阳极反应物通道、位于所述双极板相对的另一侧表面的多个阴极反应物通道和位于所述双极板内部的冷却液通道；所述阳极反应物通道和所述阴极反应物通道在所述第一侧至所述第二侧的方向上延伸，所述冷却液通道包括相互连通的多个冷却液子通道，所述冷却液子通道从所述第三侧到所述第四侧的方向上延伸；