[发明专利]极板和燃料电池

说明书

本发明提供一种极板和燃料电池，涉及燃料电池技术领域，该极板包括：板状的第一本体；第一本体的朝向膜电极组件的侧面具有供流体流动的流通区域，流通区域内具有至少一个凸起部，至少一个凸起部将流通区域分隔为弯折的流道，且流道在沿流体的流动方向的上游位置的截面尺寸大于沿流体的流动方向的下游位置的截面尺寸，本发明实施例提供的极板的空间利用率高，燃料电池的功率密度大。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种极板和燃料电池。

背景技术

燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的装置，燃料可以为氢气。其中，质子交换膜燃料电池，是继碱性燃料电池、磷酸型燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池之后发展起来的第五代燃料电池，其具有工作温度较低、启动时间短、功率密度高，负载响应快、无电解液流失等特点。

质子交换膜燃料电池包括多个单体电池堆叠而成，单体电池包括膜电极组件以及正极板和负极板，正极板和负极板分别贴合在膜电极组件的两侧；膜电极组件包括质子交换膜、两个催化层和两个扩散层，一个催化层和一个扩散层依次堆叠在质子交换膜设有正极板的一侧，另一个催化层和扩散层依次堆叠在质子交换膜设有负极板的一侧。正极极板靠近催化层的一侧具有流通氢气的流道，负极极板靠近催化层的一侧具有流通空气或氧气的流道。在正极板侧(外电路负极)，氢气在催化剂作用下分解形成氢离子(即质子)和电子，氢离子经质子交换膜移动到负极板侧(外电路正极)，电子沿外电路移到负极板侧形成电流为负载供电；在负极板侧，氧气在催化剂作用下与外电路来的电子结合形成氧离子，然后与来自外电路负极的氢离子反应生成水。现有极板的流道结构通常为蛇形或者平行流道，燃料以及空气从各自流道的入口向出口流动，在流动的过程中发生化学反应。

然而，现有的流道空间利用率低。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种极板和燃料电池，其能够提高极板的流道空间利用率。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

本发明的第一方面提供一种极板，其包括：板状的第一本体；所述第一本体的朝向所述膜电极组件的侧面具有供流体流动的流通区域，所述流通区域内具有至少一个凸起部，至少一个所述凸起部将所述流通区域分隔为弯折的流道，且所述流道在沿所述流体的流动方向的上游位置的截面尺寸大于沿所述流体的流动方向的下游位置的截面尺寸。

如上所述的极板，其中，所述凸起部沿其延伸方向上的不同位置的截面尺寸都相同。

如上所述的极板，其中，所述至少一个凸起部包括：第一凸起部；所述第一凸起部的第一端与所述流通区域的边缘连接，所述第一凸起部的第二端位于所述流通区域内，且所述第一凸起部的第一端的第一侧对应所述流通区域的入口，所述第一凸起部的第一端的第二侧对应所述流通区域的出口，以使所述流体由所述第一凸起部第一端的第一侧流入，绕过所述第二端后，从所述第一凸起部第一端的第二侧流出。

如上所述的极板，其中，所述第一凸起部的延伸方向向所述流通区域的入口倾斜，以使所述第一凸起部与所述流通区域的边缘呈锐角设置。

如上所述的极板，其中，所述第一凸起部的第二端与所述流通区域的入口侧侧壁之间的距离大于或等于所述第一凸起部第二端与所述流通区域的出口侧侧壁之间的距离。

如上所述的极板，其中，所述边缘的延伸方向与所述第一凸起部的延伸方向垂直，且所述第一凸起部与所述流通区域的入口侧侧壁之间的距离大于或等于所述第一凸起部与所述流通区域的出口侧侧壁之间的距离。

如上所述的极板，其中，所述极板还包括：第一扰流部，所述第一扰流部铺设在所述流通区域内，且所述第一扰流部的形状与所述流通区域的形状相匹配；所述第一扰流部具有若干间隔设置的第一扰流区域，所述第一扰流区域的高度低于所述第一扰流部的端面高度。

如上所述的极板，其中，每个所述第一扰流区域沿所述流体流动方向的长度大于其他方向的长度。