[发明专利]一种带疏水结构的燃料电池金属极板及其生产方法

说明书

本发明提供一种带疏水结构的燃料电池金属极板，采用板料成形、增量成形或材料去除的方法，在燃料电池金属极板的气体槽的底部表面设置若干形状规则或不规则的微凸起结构。本发明通过引入高质量的疏水结构，降低了金属极板的表面亲水性，反应产生的水可以快速从气体侧流道排出，从而克服了水聚集在金属极板表面导致的降低反应效率的缺陷，减少了水的聚集对燃料电池输出功率的影响，增加金属阴、阳极板的可靠性。

技术领域

本发明涉及一种带疏水结构的燃料电池金属极板及其生产方法。

背景技术

燃料电池作为一种可实现零排放的新型能源电池，其工作原理是通过氢气、氧气发生电化学反应来输出电能，其最终产物是水。由于其高效、零污染的特点，被誉为二十一世纪能源。其中，由金属极板构成的燃料电池更是由于质量轻、体积小而受到市场的广泛关注。

如图1所示，在现有金属极板表面上，氢气与氧气在膜电极3内发生电化学反应，反应产生的水4透过膜电极流入气体侧流道1。由于金属极板表面亲水性的特点，随着反应时间的增加，反应产生的水4容易在金属极板表面不断聚集，附着、堆积，无法顺利通过流道排出，阻碍了反应气体的流动传输，降低了燃料电池反应效率。综上所述，现有金属极板的亲水性表面增加了反应物水在气体流道内堆积的风险，制约气体流动，无法满足燃料电池稳定、高效的运行要求。经过对现有技术的文献检索，发现通过增加机械结构提高金属极板疏水性的技术方案匮乏，相对应的专利报道较少。

发明内容

本发明的目的是提供一种带疏水结构的燃料电池金属极板及其生产方法，以解决金属极板表面亲水特性，克服燃料电池反应生成的水附着在金属极板表面，从而阻碍气体流动、影响燃料电池效率的缺陷。

本发明的一种带疏水结构的燃料电池金属极板，其特征在于，在燃料电池金属极板的气体流道的表面设置若干形状规则或不规则的微凸起结构，来改变反应物水的表面接触张力，提高金属极板的疏水性，利于反应物水的排出，保证气体的流动。

所述的微凸起结构的直径为80～100μm，凸起高度为50～100μm，相邻的两个微凸起结构的间距为100～200μm。

本发明的一种带疏水结构的燃料电池金属极板的生产方法，其特征在于，采用板料成形、增量成形或材料去除的方法；

所述的板料成形方法采用包括但不限于机械冲压、激光成型、热涨形或机械弯曲的方法在金属极板气体流道的表面形成微凸起结构；所述微凸起结构的截面形状为圆形、方形、四面体形和/或三角形；

所述的增量成形方法采用包括但不限于电铸或微注塑的方法在金属极板气体流道的表面设置微凸起结构；所述微凸起结构的截面形状为圆形、方形、四面体形和/或三角形，其尺寸及间距以实现疏水性及匹配制备工艺为前提；

所述的材料去除方法采用包括但不限于化学刻蚀的方法在金属极板气体流道的表面蚀刻而成微凸起结构；所述微凸起结构的截面形状为圆形、方形、四面体形和/或三角形，其尺寸及间距以实现疏水性及匹配制备工艺为前提。

本发明的带疏水结构的燃料电池金属极板，通过引入高质量的疏水结构，降低了金属极板的表面亲水性，反应产生的水可以快速从气体侧流道排出，从而克服了水聚集在金属极板表面导致的降低反应效率的缺陷，减少了水的聚集对燃料电池输出功率的影响，增加金属阴、阳极板的可靠性。

附图说明

图1为水在无疏水结构的极板表面聚集的示意图；

图2为板料成形方法构成的疏水结构示意图；

图3为增量成形方法构成的疏水结构示意图；

图4为材料去除方法构成的疏水结构示意图；