[发明专利]双极板及其制备方法和具有其的燃料电池

说明书

本发明公开了一种双极板及其制备方法和具有其的燃料电池，制备方法包括：将金属板冲压形成带有冷却液沟槽的金属支撑层；将复合前驱体粉料平铺于金属支撑层的一侧，通过模压在金属支撑层的一侧形成带有复合材料流场的复合流场层，构成复合单板；将两个复合单板的金属支撑层的另一侧贴合连接，两个复合单板的冷却液沟槽构成冷却液流场，一个复合材料流场构成燃料流场，另一个复合材料流场构成氧化剂流场，得到双极板。根据本发明实施例的双极板的制备方法，能够制成兼具金属双极板和复合双极板的优点的双极板，即该双极板具有耐腐蚀性好、机械强度高、阻气性能强、导电导热率高、表面疏水能力强、加工工艺简单和便于构建冷却液流场等优点。

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、具有所述双极板的燃料电池和双极板的制备方法。

背景技术

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种可以将燃料(通常为氢气或甲醇)和氧化剂(氧气或空气)的化学能直接转换成电能的一种装置，具有能量转换效率高、对环境无污染、结构简单、发电效率受负载变化影响小等优点，被认为是最具有发展前景的一类电池。特别是最近几年，随着新能源汽车的快速发展，燃料电池车(FCV)及质子交换膜燃料电池技术也得到了快速的提升。

燃料电池是FCV的心脏，其核心零部件包括膜电极(MEA)、气体扩散层(GDL)及双极板(Bipolar)等几部分。其中，MEA是电化学反应的主要场所，GDL是气体扩散和水产物的主要通道，而双极板则是气体输运、收集电流的载体。

相关技术中的双极板按材质分为石墨双极板、金属双极板和复合双极板三类，其中：

石墨双极板耐腐蚀性好、价格低，但机械强度低、加工工艺繁琐、不利于批量化生产；

金属双极板机械强度高、阻气性能强、导电导热率高，但耐腐蚀性差、板材易弯曲不利于封装、流场加工工艺难度大；

复合双极板通常为石墨、树脂、添加剂等材料复合而成，表面疏水能力强、加工工艺简单，但机械强度低、电导率差、阻气性能不佳。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种双极板，该双极板兼具金属双极板和复合双极板的优点，即具有耐腐蚀性好、机械强度高、阻气性能强、导电导热率高、表面疏水能力强、加工工艺简单和便于构建冷却液流场等优点。

本发明还提出一种具有所述双极板的燃料电池。

本发明还提出一种双极板的制备方法。

根据本发明的第一方面的实施例提出一种双极板，所述双极板包括：第一复合单板，所述第一复合单板包括第一金属支撑层和第一复合流场层，所述第一复合流场层设于所述第一金属支撑层的一侧且构造有燃料流场，所述第一金属支撑层的另一侧构造有第一冷却液沟槽；第二复合单板，所述第二复合单板包括第二金属支撑层和第二复合流场层，所述第二复合流场层设于所述第二金属支撑层的一侧且构造有氧化剂流场，所述第二金属支撑层的另一侧构造有第二冷却液沟槽；所述第一金属支撑层的所述另一侧与所述第二金属支撑层的所述另一侧相连，所述第一冷却液沟槽和所述第二冷却液沟槽共同构成冷却液流场。

根据本发明实施例的双极板，兼具金属双极板和复合双极板的优点，即具有耐腐蚀性好、机械强度高、阻气性能强、导电导热率高、表面疏水能力强、加工工艺简单和便于构建冷却液流场等优点。

根据本发明的一些具体实施，所述第一金属支撑层的所述另一侧与所述第二金属支撑层的所述另一侧通过复合粘结剂相连，所述复合粘结剂的成分和比例与所述第一复合流场层和所述第二复合流场层相同。

进一步地，所述第一金属支撑层的所述另一侧设有第一密封沟槽，所述第二金属支撑层的所述另一侧设有与所述第一密封沟槽位置对应的第二密封沟槽，所述复合粘结剂设于所述第一密封沟槽和所述第二密封沟槽内。