[发明专利]高性能燃料电池双极板及燃料电池和燃料电池堆

说明书

本发明涉及高性能燃料电池双极板及燃料电池和燃料电池堆。阳极板的第一表面包括：阳极气体入口、阳极入口气体零压力梯度区、阳极入口气体缓冲区、阳极入口分配区/反应区、阳极气体反应区、阳极出口分配区/反应区、阳极出口气体缓冲区、阳极出口气体零压力梯度区和阳极气体出口；阴极板的第一表面包括：阴极气体入口、阴极入口气体零压力梯度区、阴极入口气体缓冲区、阴极入口分配区/反应区、阴极气体反应区、阴极出口分配区/反应区、阴极出口气体缓冲区、阴极出口气体零压力梯度区和阴极气体出口。本发明的高性能燃料电池双极板能够提高流体流量分布的一致性，提高双极板的性能均一性、稳定性，延长燃料电池和燃料电池堆的使用寿命。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种高性能燃料电池双极板及燃料电池和燃料电池堆。

背景技术

燃料电池双极板是燃料电池电堆的重要组件，是影响燃料电池性能和寿命的关键因素之一。在双极板的设计中，无论是金属板还是石墨板，为了保证燃料电池的性能和寿命，需要保持膜电极电流密度分布一致，保持膜电极各点的气体分布均匀、温度分布均匀。若气体分布不一致时，可能会导致膜电极各点实际性能有较大差异，严重时可能会导致膜电极出现局部过热，甚至烧穿质子交换膜。因此，双极板的结构决定了燃料电池内部气体及冷却剂的流动方式和分布，从而直接影响燃料电池内部的电化学反应和水热管理。然而，现有的双极板的结构设计还存在流体流量分布的一致性、稳定性还有待改进的问题。

因此，如何提供改进的、性能均一性、稳定性较好的燃料电池双极板及使用其的燃料电池，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提供一种高性能燃料电池双极板及包含其的燃料电池和燃料电池堆，能够提高流体流量分布的一致性，提高双极板的性能均一性、稳定性及延长使用寿命。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

根据本发明的一个方面，提供一种高性能燃料电池双极板，包括阳极板和阴极板，所述阳极板和所述阴极板叠置，所述阳极板的第一表面与所述阴极板的第一表面极性相反，每个表面均具有流体通过其中的反应流动通道；

沿着流体流动方向，所述阳极板的第一表面包括：阳极气体入口、阳极入口气体零压力梯度区、阳极入口气体缓冲区、阳极入口分配区/反应区、阳极气体反应区、阳极出口分配区/反应区、阳极出口气体缓冲区、阳极出口气体零压力梯度区和阳极气体出口；所述阴极板的第一表面包括：阴极气体入口、阴极入口气体零压力梯度区、阴极入口气体缓冲区、阴极入口分配区/反应区、阴极气体反应区、阴极出口分配区/反应区、阴极出口气体缓冲区、阴极出口气体零压力梯度区和阴极气体出口。

在一些可选的实现方式中，所述阴极入口气体零压力梯度区的长度与所述阴极气体入口的长度相适应，和/或，所述阴极出口气体零压力梯度区的长度与所述阴极气体出口的长度相适应。

在一些可选的实现方式中，阴极入口气体零压力梯度区、阳极入口气体零压力梯度区的宽度范围为1mm至3mm，所述阴极入口气体零压力梯度区、阳极入口气体零压力梯度区的深度范围为0.25mm至0.6mm；和/或，所述阴极出口气体零压力梯度区、阳极出口气体零压力梯度区的宽度范围为1mm至3mm，所述阴极出口气体零压力梯度区、阳极出口气体零压力梯度区的深度范围为0.25mm至0.6mm。

在一些可选的实现方式中，所述阴极入口气体零压力梯度区或所述阳极入口气体零压力梯度区的截面形状包括平行四边形；也即，入口气体零压力梯度区的流体域可以为平行四边形流体域。

和/或，所述阴极出口气体零压力梯度区或所述阳极出口气体零压力梯度区的截面形状包括平行四边形。也即，出口气体零压力梯度区的流体域可以为平行四边形流体域。

本发明的相适应指相等或者接近相等。