[实用新型]质子交换膜燃料电池双极板及质子交换膜燃料电池

说明书

本实用新型提出了一种质子交换膜燃料电池双极板，包括分别设置在双极板相对的两端的流体出口和流体入口，及设置在所述流体出口和流体入口之间、使两者连通的流场，流场包括空气/氧气流场、燃料气流场和冷却介质流场，所述冷却介质流场设置在双极板的一侧面，空气/氧气流场或燃料气流场设置在冷却介质流场相对的另一侧面；流体出口包括至少一空气/氧气出口、燃料气出口和冷却介质出口，流体入口包括至少一空气/氧气入口、燃料气入口和冷却介质入口。本实用新型通过设置双极板流场结构中的空气/氧气侧出入口及其相配合的流场结构，可以保证空气/氧气侧较低的压力损失，从而降低了对燃料电池外界加压用风机等装置的性能要求降低，节约了能源。

技术领域

本实用新型涉及质子交换膜燃料电池技术领域，具体而言，涉及一种质子交换膜燃料电池双极板及质子交换膜燃料电池。

背景技术

目前，质子交换膜燃料电池双极板流场结构主要有蛇形流场和平行流场等。其中空气侧流场选用蛇形流场时可以较快的排出反应过程中生成的液态水，有效防止通道堵塞。但对于面积较大的双极板，如果采用蛇形流道又会导致流道过长，使得通道前后反应气体浓度分布差异较大，导致反应不均匀，同时流道过长引起的沿流道方向上压降较大，使得出口处压力小，不利于反应产物液态水的排出，进而出现水淹现象，影响电池的性能。平行流场的优点是通道数目多，长度短，各流道之间为并联关系，因此气体流动阻力小；但如果结构设计不合理又容易出现气流分配不均匀现象，使得靠近入口处的通道内气体流量大，远离入口侧气体流量小，导致反应不均匀，影响燃料电池的性能及稳定性，进而影响电堆的寿命。

因此急需一种质子交换膜燃料电池双极板，能够将各介质所在流道压降控制在一定范围内，使得流道压降不致过大，同时可以保证反应气体均匀分配，冷却介质侧良好的冷却效果良好，从而有效提高燃料电池性能稳定性，获得较高的功率密度。

发明内容

鉴于此，本实用新型提出了一种质子交换膜燃料电池双极板及质子交换膜燃料电池，旨在解决燃料电池反应气流分配不均、性能不稳定的问题。

一个方面，本实用新型提出了一种质子交换膜燃料电池双极板，包括：分别设置在双极板相对的两端的流体出口和流体入口，以及设置在所述流体出口和流体入口之间、使两者连通的流场，其中，所述流场包括空气/氧气流场、燃料气流场和冷却介质流场，所述冷却介质流场设置在所述双极板的一侧面，所述空气/氧气流场或燃料气流场设置在所述冷却介质流场相对的另一侧面；所述流体出口包括至少一空气/氧气出口、燃料气出口和冷却介质出口，所述流体入口包括至少一空气/氧气入口、燃料气入口和冷却介质入口；所述燃料气出口和冷却介质出口设置在双极板的同一侧边上，所述燃料气入口和冷却介质入口设置在、与所述燃料气出口和冷却介质出口相对的侧边上；所述空气/ 氧气出口设置在与所述燃料气出口和冷却介质出口所在的侧边至少呈90°夹角的双极板另一侧边，所述空气/氧气入口与所述空气/氧气出口相对设置。

进一步地，所述空气/氧气入口设置一个，所述空气/氧气出口相对的设置一个，所述空气/氧气入口与所述空气/氧气出口通过所述空气/氧气流场连通；所述空气/氧气入口和所述空气/氧气出口的宽度与所述空气/氧气流场的宽度相同。

进一步地，所述空气/氧气入口设置至少两个，所述空气/氧气出口相对的设置至少两个，所述空气/氧气入口与所述空气/氧气出口通过所述空气/氧气流场连通。

进一步地，所述空气/氧气流场与所述空气/氧气入口之间设置有入口流体分配区，所述空气/氧气流场与所述空气/氧气出口之间设置有出口流体分配区。

进一步地，所述入口流体分配区和所述出口流体分配区的宽度与所述空气 /氧气流场的宽度相等。

进一步地，各所述空气/氧气入口的宽度之和小于所述空气/氧气流场的宽度；各所述空气/氧气出口的宽度之和小于所述空气/氧气流场的宽度。

进一步地，所述空气/氧气流场反应区的子流道为平行流场结构。