[发明专利]燃料电池双极板、单电池及燃料电池

说明书

本发明提供一种燃料电池双极板、单电池及燃料电池，双极板包括：阳极板、阴极板；阳极板上设有燃料分配区，燃料分配区设有燃料盖板、燃料分配结构；和/或，阴极板上设有氧化剂分配区，氧化剂分配区设有氧化剂盖板。本发明燃料电池双极板，气侧、水侧均有流体分配区，整体流动均匀性好且分布易调节，空气侧出口无过桥结构，可避免阴极出口流道堵塞引起水淹等问题。气侧为波形流道，水侧既能横向立体流动也能纵向波形流动，同时流道没有大拐角减少了局部阻力损失，减少的泵功提高了发电效率。采用橡胶密封垫预成型粘接工艺，相比于压缩密封更加牢固，可靠性提高，且无需注塑机等额外的材料、工艺及设备，节约成本。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池双极板、单电池及燃料电池。

背景技术

燃料电池运行过程中内部体系复杂，其中水热管理又大大影响着气体、液体分布和电池性能。

水管理指维持电池内的水平衡在最佳状态，目标是及时移走多余的液态水，防止电极被水淹没，避免严重的水气稀释和薄膜脱水现象发生。

热管理研究内容是电池内热量的生成与传递、温度场分布和冷却方式，目的是促使整个电池吸放热平衡在某温度值，整个电池温度场分布均匀。

若气体分布不均，则会引起局部缺气而不能产生电流，严重的会引起反极导致催化剂降解和电池性能衰减。而液体分布不均，会导致电池在高电流区运行时，燃料电池工作时的温度不能及时排出，从而导致单电池出现局部超温现象，引起质子交换膜脱水从而导致电导率降低，严重的会导致质子交换膜穿孔，影响电池发电性能及电堆运行的安全性。因此，应使反应气体尽可能均匀到达电极表面，保证电流密度分布均匀，增加电池运行平稳性，提高电池性能，同时使冷却液能在流道内均匀分布，将电池工作产生的热量及时排出，保证电池温度分布的均匀性。然而，现有的双极板受加工工艺、密封工艺、模具精度、设计尺寸干涉等方面限制无法同时保证气侧和水侧流动均匀性，或是需要额外的制造工艺、材料和设备，增加了制造难度及成本。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是现有的双极板无法保证气侧和水侧流动均匀性，从而提供一种燃料电池双极板、单电池及燃料电池。

为了解决上述问题，本发明提供一种燃料电池双极板，包括：

阳极板、阴极板；

阳极板上设有燃料分配区，燃料分配区设有燃料盖板、燃料分配结构；

和/或，

阴极板上设有氧化剂分配区，氧化剂分配区设有氧化剂盖板。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

优选地，燃料分配结构包括沿阳极板板面凹陷的凹槽结构，凹槽结构的底部设有均匀分布的第一凸起结构，燃料盖板覆盖在凹槽结构上。

优选地，燃料盖板包括第一燃料盖板、第二燃料盖板，第一燃料盖板与凹槽结构形状相同，且覆盖在凹槽结构的开口上，第二燃料盖板设置在凹槽结构与阳极板的燃料入口之间，第二燃料盖板设有燃料进口流道，燃料进口流道连通燃料入口及凹槽结构，第二燃料盖板形成燃料的过桥式入口。

优选地，第二燃料盖板除燃料进口流道的入口对应的边缘外，其余边缘均设有朝向阳极板板面的第一翻边结构。

优选地，氧化剂盖板包括氧化剂进口流道、氧化剂分配结构，氧化剂进口流道连通阴极板的氧化剂入口与氧化剂分配结构，氧化剂盖板除氧化剂进口流道的入口对应的边缘外，其余边缘均设有朝向阴极板的第二翻边结构，氧化剂分配结构设有均匀分布的第二凸起结构。

优选地，阳极板上设有阳极发电区域，阳极发电区域设有阳极流道，阳极流道为沿阳极板的板面向内凹陷的阳极凹流道；和/或，阴极板上设有阴极发电区域，阴极发电区域设有阴极流道，阴极流道为沿阴极板的板面向外凸起的阴极凸流道。