[实用新型]一种氢燃料电池多孔金属阴极流道

说明书

本实用新型公开了一种氢燃料电池多孔金属阴极流道，涉及燃料电池技术领域。本实用新型包括凹槽型多孔金属阴极板和翼型凸起多孔金属阴极板，凹槽型多孔金属阴极板的上侧装设有膜电极组件，膜电极组件的上侧装设有多孔金属板，多孔金属板的上侧设置有金属隔板，金属隔板的上侧设置有阳极极板，阳极极板的上侧装设有膜电极组件，膜电极组件的上侧装设有多孔金属板。本实用新型通过以下几个方面，一方面多孔金属材料的孔径在数微米到几十微米之间的维结构，在特定的孔隙率和开孔率情况下，整体表现为具有良好的亲水性和吸水性，同时兼顾良好的导电和导热性能。

技术领域

本实用新型属于燃料电池技术领域，特别是涉及一种氢燃料电池多孔金属阴极流道。

背景技术

目前市面上的双极板普遍采用凹槽结构S型流道，由于极板多采用石墨(雕刻或者模压)、金属板(冲压)制作而成，材料都具有一定亲水性，存在流道的凸脊与GDL直接接触部位以及凸脊圆角与GDL形成的夹角部位，因气流无法直接吹扫，很容易造成水堆积，不易排出。该部分扩散层长时间积水，一方面堵住了扩散层的微孔，造成凹槽中气体扩散性能降低，增大了催化层的浓差极化，降低了燃料电池电流密度；另一方面，使得积水部分扩散层表面疏水性发生不可逆的劣化，并连带周围的扩散层疏水性降低，使得扩散层排水能力降低，减少了电池寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种氢燃料电池多孔金属阴极流道，通过以下几个方面，一方面多孔金属材料的孔径在数微米到几十微米之间的维结构，在特定的孔隙率和开孔率情况下，整体表现为具有良好的亲水性和吸水性，同时兼顾良好的导电和导热性能。一旦水接触到该材料时，候能通过“毛细现象”把水瞬间吸收并且沿着微小孔隙间的金属表面扩散至多孔金属材料结构体内。

另一方面由于多孔金属大大增加了材料比表面积，提高了多孔金属中的水蒸发速度，达到将凸脊和GDL接触面下的水源源不断吸出扩散至多孔金属体内，并通过流道中的气体吹扫或者蒸发作用排出燃料电池，此外这种结构利于阴极板流道的反向加湿。燃料电池进口空气一般为非饱和湿度气体(非％相对湿度空气)，造成进口处的质子交换膜中的水分过度蒸发，引起膜水含量降低(膜干)，从而降低了进口处膜的氢离子传质能力。而燃料电池出口侧，聚集了燃料电池产生的大量液态水，可通过多孔金属流道结构体内，沿着空气流向的逆向扩散至进口处并蒸发，实现对进口处的干空气进行加湿。可有效提高阴极进口空气的相对湿度，从而改善“膜干”现象。

通过以上三方面特点，可明显改善燃料电池流场积水问题，延长了电池寿命，并且通过反向加湿作用，进一步提高了电池功率密度，解决了现有的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种氢燃料电池多孔金属阴极流道，包括凹槽型多孔金属阴极板和翼型凸起多孔金属阴极板，凹槽型多孔金属阴极板的上侧装设有膜电极组件，膜电极组件的上侧装设有多孔金属板，多孔金属板的上侧设置有金属隔板，金属隔板的上侧设置有阳极极板，阳极极板的上侧装设有膜电极组件，膜电极组件的上侧装设有多孔金属板。

可选的，凹槽型多孔金属阴极板的上侧分别设置有第一空气流道和凸脊。

可选的，翼型凸起多孔金属阴极板的表面均布设有多个翼型凸脊，翼型凸起多孔金属阴极板的上侧设置有多个第二空气流道。

可选的，第二空气流道为两个相邻翼型凸脊的上弧线边相对排列形成。

可选的，多孔金属板的孔径在数微米到几十微米之间，并且呈维结构。

可选的，翼型凸脊的一边为上弧线型，翼型凸脊的另一边为下弧线型。

本实用新型的实施例具有以下有益效果：