[发明专利]双极板及包含其的单电池

说明书

本发明公开了一种双极板及包含其的单电池，其中双极板，用于燃料电池，双极板包括至少一个用于气体流通的气体流道，双极板上还具有排水通道，排水通道沿着水流方向具有进口端和出口端，进口端连通于所有的气体流道，排水通道的出口端延伸至气体流道的下方并与双极板的外部相连通。双极板采用以上的结构形式，有利于双极板内液态水的排出进而防止液态水堵塞气体流道，以防止堵水造成整根气体流道或者大段气体流道内流入的气体量少造成欠气现象，进而影响燃料电池的性能。而且气体流道内的气体还可以通过排水通道流至不同的气体流道内，进而实现气体在不同气体流道内的流量分配，进而提高双极板的传质效果。

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，特别涉及一种双极板及包含其的单电池。

背景技术

燃料电池是一种发电系统，是利用电化学方法将化学能直接转换成燃料电池组中的电能。燃料电池不但可以应用到工业、家用电器和车辆，还可以应用到诸如便携设备等小规模电力和电子设备的电力供应。

燃料电池的主要核心部件是膜电极和双极板，其中膜电极主要由催化剂层、扩散层、质子交换膜等组成，双极板分为阴极双极板和阳极双极板。燃料电池运行时，燃料气体通过阳极双极板，氧化剂通过阴极双极板，并在膜电极两侧发生电化学反应。当燃料电池工作在大电流高功率状态时，需要大量燃料气体和氧化剂气体进入燃料电池膜电极，同时要从膜电极排出大量电化学反应产生的生成水。如果不能及时的将燃料电池电化学反应所需燃料气体和氧化剂气体及时送入膜电极，不能及时将燃料电池尾气和生成水排出膜电极，燃料电池就会发生传质极化现象和水淹现象，影响燃料电池性能的进一步提高，甚至劣化燃料电池的性能。因此，提高燃料电池内部的传质能力和排水能力，对于大电流高功率运行的燃料电池是非常重要的。

现有技术中有通过在流道沟槽内设置多个梯形凸起部，当气体从流道的上游向下游流动的过程中，遇到设置在流道底部的凸起部时，流道的横截面积减小，流速降低，气体的压力提高，把流道内的气体推向膜电极的气体扩散层进而进入电极，从而提高燃料电池的传质能力，以提高燃料电池的性能。但是，采用这种方式，只增强了气体的传质能力，并没有解决液态水的排水问题，如果液态水无法及时排出，很容易堵塞流道，进而影响传质，甚至造成水淹。

当然也有通过将流道沟槽设置成台阶形式，变截面流道能对反应气流动进行扰动，使得流经流道的气体产生紊流，增强气体的扩散能力；将阴极双极板采用中间流道深度大于外侧流道深度的结构，能消除氧气经由氧气进气口通过过渡区传输到流道入口的路径不同而导致流速分布不均，提升极板各区域功率密度均匀性，增强流道的排水性。但是，采用这种结构形式，存在结构复杂，阳极侧双极板和阴极侧双极板匹配受限等问题。

综上，现有技术中通过不同的技术手段来改进燃料电池的传质均匀性，而对于燃料电池系统的排水依然依赖反应气体来将液态水吹扫出双极板。但是依然存在排水性能不好，导致双极板被堵塞甚至水淹的情况发生。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的燃料电池电堆中的双极板排水性能差等的缺陷，提供一种双极板及包含其的单电池。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种双极板，用于燃料电池，所述双极板上具有至少一个用于输送反应气体的气体流道，其特点在于，所述双极板上还具有排水通道，所述排水通道沿着水流方向具有进口端和出口端，所述进口端连通于每一个所述气体流道，所述排水通道的出口端延伸至所述气体流道的下方并与所述双极板的外部相连通。