[发明专利]一种燃料电池的双极板及燃料电池

说明书

本发明提供了一种燃料电池的双极板及燃料电池，所述的双极板包括相复合的石墨板和金属板，所述的石墨板背向金属板的一面设有第一流路，所述的金属板冲压成型，在正反面形成凹凸相间的沟槽，金属板背向石墨板一侧的沟槽构成第二流路，金属板面向石墨板的一侧的沟槽构成第三流路。本发明的双极板将石墨板与金属板结合，即克服了石墨双极板强度低易损坏的缺陷，又能够解决金属双极板易腐蚀的问题。本发明的双极板结构简单，金属板是一次冲压成型，正反两面分别形成了氧化剂流路和冷却剂流路，石墨板是压制而成，相比现有技术中石墨双极板通过雕刻加工成槽的方法，本发明的石墨板的压制成槽的方式，生产效率高，成本低，可批量生产。

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，尤其涉及一种燃料电池的双极板及燃料电池。

背景技术

燃料电池是利用燃料和氧化剂的电化学反应产生电能的装置，单个燃料电池单元提供的电压太小，因此需要将多个单个电池以堆叠的方式连续排列。在这种排列中，两个相邻的电池单元可以共用一个共同的极板，这个极板分别作为相邻的两个电池单元的阳极和阴极，即通过该极板将相邻两个电池单元串联，该极板作为其中一个电池单元的阳极，同时作为另一个电池单元的阴极，被称为双极板。

双极板在燃料电池工作过程中，起到了分配气体、导电、导热、排水等重要作用，寻找性能优良且成本低廉的双极板新材料和加工方法是燃料电池的重要课题。目前业内双极板类型分为金属双极板和石墨双极板等。

金属双极板具有功率高、成本低、抗压能力强的优点，但金属耐腐蚀性能较弱，同时燃料电池在工作时其中的质子交换膜会微量降解，导致生成的水的PH值为微弱酸性，会导致金属双极板氧电极侧的氧化膜增厚，降低电池性能。基于这种情况，需要采用纳米涂层的方式，使其在微观下组织连续、致密，且与基体结合良好。在加工工艺上，对金属板进行冲压时，金属板的一面加工成槽后，相应地，金属板的另一面会凸起，这使得两片金属板难以粘接，同时，金属板的质量大，导致燃料电池超重。

而石墨双极板具有耐腐蚀性强、导电导热性好的优点，但其气密性欠佳、成本较高、加工时间长。在加工工艺上，则主要采用CNC(Computerized Numerical Control，计算机数字化控制)设备进行精修、流场设计与雕刻，制作时间长，不具备批量生产能力，其成本往往能占到电池电堆的三分之一，只能用在实验产品上。另外，石墨双极板强度低，容易破碎。

现有技术中，还有一种复合双极板，是使用金属板和石墨板复合而成，提高了石墨板的强度。但是该复合双极板是将金属板嵌入至石墨板的凹槽中形成，该结构增加了双极板的厚度，且散热效果不佳，金属板与石墨板之间容易夹有空气，如果不将金属板与石墨板之间的空气排干净，不仅会造成接触不良的现象，而且在燃料电池使用过程中，会使电池内部膨胀，损坏电池。

现有的复合双极板中，为了保证金属板与石墨板之间完全贴合，需要将金属板和石墨板之间的气体排出，通常的做法是使用导电胶将金属板和石墨板完全粘接，但是导电胶的价格昂贵，会增加双极板的制造成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种导电性好，韧性好的双极板及燃料电池。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种燃料电池的双极板，所述的双极板包括相互接触的石墨板和金属板，所述的石墨板背向金属板的一面设有第一流路，所述的金属板在正反面形成凹凸相间的沟槽，金属板背向石墨板一侧的沟槽构成第二流路，金属板面向石墨板的一侧的沟槽构成第三流路。

优选地，所述的石墨板为柔性石墨板，所述的第一流路是在所述的石墨板的表面压制形成。

优选地，所述的第一流路为氧化剂流路，所述的第二流路为燃料流路，所述的第三流路为能够供冷却剂或冷却气体通过的冷却流路。

优选地，所述的石墨板面对金属板的一面还设有与所述的第三流路相对应的凹槽，所述的凹槽与所述的第三流路拼接后形成能够供冷却剂或冷却气体通过的冷却流路。