CN101286568B - 质子交换膜燃料电池出口中恒定的通道横截面 - Google Patents
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Abstract
本发明关于质子交换膜燃料电池出口中恒定的通道横截面。一种用于燃料电池的板，其中入口孔被设置在所述板的第一端处且出口孔被设置在所述板的第二端处。所述板包括第一侧和第二侧。所述板的所述第一侧具有在其中形成的介于所述入口孔与所述出口孔之间的流场，所述流场具有在其中形成的多条流动通道，所述多条流动通道与在所述板中形成的多个出口孔口连通。所述板的所述第二侧具有在其中形成的与所述出口孔相邻的多条排出通道，所述多条排出通道与所述出口孔口和所述出口孔流体连通，其中由所述多条流动通道中的每条流动通道占据的横截面积大体上等于由所述多条排出通道中的每条排出通道占据的横截面积。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃料电池，且更特别地，本发明涉及一种用于燃料电池的双极板。
背景技术
燃料电池已在多种应用中被越来越多地用作电源。例如，已经提出将燃料电池系统用于车辆中例如作为内燃机的换代产品。在共有的公开号为No.2004/0209150的美国专利申请中披露了这样一种系统，所述专利申请的整体内容在此作为参考被引用。燃料电池还可被用作建筑物和住宅中的固定不动的电功率设备、用作摄像机、计算机和类似装置中的便携功率设备。通常情况下，燃料电池产生了用来为蓄电池充电或用来为电动马达提供功率的电力。
燃料电池是电化学装置，所述电化学装置使燃料如氢与氧化剂如氧直接结合从而产生电力。氧通常是由空气流供应的。氢和氧相结合而形成水。可利用其它燃料如天燃气、甲醇、汽油和从煤中提取的合成燃料。
本领域中已公知的一种燃料电池是质子交换膜(PEM)燃料电池。质子交换膜燃料电池的基本部件是通过聚合物膜电解质而被分开的两个电极。每个电极在一侧上涂覆有催化剂薄层。电极、催化剂和膜一起形成了膜电极组件(MEA)。
在一种典型的质子交换膜燃料电池中，膜电极组件被夹在由具有弹性、具有传导性且气体可透过的材料如碳织物或碳纸形成的“阳极”与“阴极”扩散介质(DM’s)或扩散层之间。扩散介质用作用于阳极和阴极的初级集电器，并且为所述膜电极组件提供了机械支承。扩散介质和膜电极组件被压在一对传导电子的板之间，所述一对传导电子的板也被称作双极板，所述双极板用作用于收集来自初级集电器的电流的次级集电器。对于双极板的情况而言，所述板在燃料电池堆内部的相邻电池之间传导电流，且对于位于燃料电池堆的端部处的单极板的情况而言，所述板在所述燃料电池堆外部传导电流。
双极板分别包括将气体反应剂分布在阳极和阴极的主要面上的至少一个活性区域。也被称作流场的这些活性区域通常包括多条槽脊，所述多条槽脊与扩散介质接合且在其间限定出多条沟槽或流动通道。所述通道将来自入口歧管的氢和氧供应至位于质子交换膜的任一侧上的电极。特别地，氢流动通过所述通道到达阳极，在所述阳极处，催化剂促进其分离成质子和电子。在质子交换膜的相对侧上，氧流动通过通道到达阴极，在所述阴极处，氧吸引氢质子通过质子交换膜。电子被捕获作为有用能量通过外部电路并且与质子和氧结合而在阴极侧处产生水蒸气。
反应剂通常包括以水蒸气形式存在的水以便使质子交换膜湿化。在双极板的阳极侧上，由于电池中氢燃料的消耗而使得增加了出口区域处的水蒸气的浓度。同样，由于随着氢的氧化而形成了水，因此使得增加了双极板的阴极侧上的水蒸气的浓度。必须对水蒸气进行管理以便抑制在流动通道内发生的液体水的积聚。
流动通过流动通道的反应剂所具有的速度使得水蒸气通常被推进通过流动通道并进入出口歧管内。在出口区域处渐增的水蒸气浓度有利于流动通道中液体水的形成。在流动通道中形成的任何液体水通常被推进通过流动通道并进入出口歧管内。
典型的流场包括适于将水排入共用孔口内的一定数量的独立的流动通道。该一定数量的独立的流动通道可进行结合以便在出口区域中形成更大的通道。该孔口和更大的通道通常通往出口歧管内且与流场中独立的流动通道相比占据了增加的横截面积。由所述孔口和所述更大的通道所占据的增加的横截面积使得允许液体水产生积聚。然而，流动通过流场的反应剂所具有的速度通常不足以推进液体水通过所述孔口和通道并进入出口歧管内。因此，积聚的水可能会阻塞通过通道的反应剂流。通道中水的积聚通常被称作“溢流(flooding)”或“停滞(stagnation)”。由于被阻塞的通道使燃料电池缺少了满足所需电输出所需的反应剂，因此发生溢流的燃料电池可能具有降低的电功率输出。
所希望的是生产一种用于燃料电池的板，其中所述板的流场适于使所述板的出口区域处的液体水的积聚最小化。
发明内容
与本发明相容且相协调地，已经令人惊讶地发现了一种用于燃料电池的板，所述板具有适于使所述板的出口区域处的液体水的积聚最小化的流场。
在一个实施例中，一种用于燃料电池的单极板包括板，所述板具有在其第一端中形成的入口孔和在其第二端中形成的出口孔，所述板的第一侧具有在所述入口孔与所述出口孔之间形成的流场，所述流场包括在其中形成的多条流动通道，所述多条流动通道与在所述板中形成的多个出口孔口连通，所述板的第二侧具有在其中形成的与所述出口孔相邻的多条排出通道，所述多条排出通道在所述出口孔口与所述出口孔之间提供了流体连通，其中由所述多条流动通道中的每条流动通道占据的横截面积大体上等于由所述多条排出通道中的每条排出通道占据的横截面积。
在另一实施例中，一种用于燃料电池的双极板包括第一单极板和第二单极板，所述第一单极板和所述第二单极板被联接在一起且具有设置在第一端处的入口孔和设置在第二端处的出口孔，其中所述第一单极板和所述第二单极板中的至少其一包括：所述板的第一侧，所述板的所述第一侧具有在所述入口孔与所述出口孔之间形成的流场，所述流场包括在其中形成的多条流动通道，所述多条流动通道与在所述板中形成的多个出口孔口连通，所述板的第二侧具有在其中形成的与所述出口孔相邻的多条排出通道，所述多条排出通道在所述出口孔口与所述出口孔之间提供了流体连通，其中由所述多条流动通道中的每条流动通道占据的横截面积大体上等于由所述多条排出通道中的每条排出通道占据的横截面积。
在又一实施例中，一种燃料电池堆包括具有膜电极组件的至少一个燃料电池，所述膜电极组件具有阳极层和阴极层，所述膜电极组件被设置在一对双极板之间，每块双极板具有：第一单极板和第二单极板，所述第一单极板和所述第二单极板被联接在一起且具有设置在第一端处的入口孔和设置在第二端处的出口孔，其中所述第一单极板和所述第二单极板中的至少其一包括：所述板的第一侧，所述板的所述第一侧具有在所述入口孔与所述出口孔之间形成的流场，所述流场包括在其中形成的多条流动通道，所述多条流动通道与在所述板中形成的多个出口孔口连通，所述板的第二侧具有在其中形成的与所述出口孔相邻的多条排出通道，所述多条排出通道在所述出口孔口与所述出口孔之间提供了流体连通，其中由所述多条流动通道中的每条流动通道占据的横截面积大体上等于由所述多条排出通道中的每条排出通道占据的横截面积。
附图说明
通过下面对优选实施例进行的详细描述并结合附图进行考虑将使得本领域的技术人员易于理解本发明的上述优点以及其它优点，在所述附图中：
图1是一种示例性的燃料电池堆的分解透视图；
图2是双极板的分解透视图，所述双极板包括根据本发明的一个实施例的第一单极板和第二单极板；
图3是图2中的第一单极板的放大的局部透视图，图中示出了在第一单极板的第一侧中形成的出口区域；和
图4是图2中的第二单极板的放大的局部透视图，图中示出了在第二单极板的第二侧中形成的出口区域。
具体实施方式
在下面的详细描述和附图中描述和示出了本发明的多个典型实施例。该描述和附图用来使得本领域的技术人员能够制造并利用本发明，且不旨在以任何方式限制本发明的范围。对于所披露的方法而言，所提出的步骤在本质上是示例性的，且因此所述步骤的次序并不是必要或关键的。
图1示出了两电池双极质子交换膜燃料电池堆10。尽管图中示出了双极质子交换膜燃料电池堆，但应该理解：可在不偏离本发明的范围和精神的情况下采用其它的燃料电池类型和构型。还应该理解：可采用且通常采用的是具有更多个电池和板的燃料电池堆。
燃料电池堆10包括第一膜电极组件(MEA)12和第二膜电极组件(MEA)14。具有导电性的以液体进行冷却的双极板16被设置在第一膜电极组件12与第二膜电极组件14之间。第一膜电极组件12、第二膜电极组件14和双极板16被叠置在夹持板18、20之间和单极端板22、24之间。夹持板18、20与单极端板22、24之间被电绝缘开来。
单极端板22、24中的每一单极端板的工作面以及双极板16的两个工作面包括了在其中形成的多条通道26、28、30、32。通道26、28、30、32限定出用于将燃料和氧化剂气体分布在膜电极组件12、14的面上的“流场”。在本文所述的本发明的实施例中，燃料是氢且氧化剂是氧，尽管如此，应该理解：可根据需要使用其它燃料和氧化剂。
非传导性垫圈34、36、38和40被分别设置在单极端板22与第一膜电极组件12之间、第一膜电极组件12与双极板16之间、双极板16与第二膜电极组件14之间以及第二膜电极组件14与单极端板24之间。垫圈34、36、38和40提供了密封且使单极端板22与第一膜电极组件电绝缘、使第一膜电极组件12与双极板16电绝缘、使双极板16与第二膜电极组件14电绝缘并且使第二膜电极组件14与单极端板24电绝缘。
气体可透过的扩散介质42、44、46、48与第一膜电极组件12和第二膜电极组件14的相应的电极面邻接。扩散介质42、44、46、48分别被设置在单极端板22与第一膜电极组件12之间、第一膜电极组件12与双极板16之间、双极板16与第二膜电极组件14之间以及第二膜电极组件14与单极端板24之间。
双极板16通常由两块单极板形成(如图2所示)，尽管如此，双极板16可根据需要以其它方式成形。单极板例如包括阳极板(未示出)和阴极板(未示出)。阳极板和阴极板通常被联接在一起并且协同作用从而在其间形成冷却剂室。通道28被形成于阳极板中且通道30被形成于阴极板中从而限定出相应的流场。
图2示出了根据本发明的一个实施例的双极板16。双极板包括第一单极板102和第二单极板104。应该理解：第一单极板102和第二单极板104的结构可大体上相同，且对单极板102、104中的每一单极板作出的结构性描述可同样地应用于单极板102、104中的任一单极板。
示例性地，第一单极板102具有第一侧106和第二侧(未示出)。第二单极板104具有第一侧(未示出)和第二侧108。第一单极板102的第二侧和第二单极板104的第二侧108在大体上垂直地叠置对齐的情况下被联接在一起以便形成双极板16。应该理解，单极板102、104可根据需要通过焊接、粘结剂或其它联接手段进行联接。第一单极板102和第二单极板104中的每一单极板包括在其中形成的一对入口孔110和一对出口孔112。当被联接在一起时，单极板102、104的入口孔110和出口孔112分别形成了入口歧管(未示出)和出口歧管(未示出)。
作为非限制性实例，流场114被形成于第一单极板102的第一侧106中。应该意识到：流场(未示出)被形成于第二单极板104的第一侧中。流场114例如被形成于入口孔110与出口孔112之间。
图3示出了第一单极板102的第一侧106的一部分的放大视图。应该意识到：第二单极板104的第一侧的结构与第一单极板102的第一侧106的结构大体上相同。
如图2和图3所示，第一侧106的流场114包括在其中形成的多条流动通道116。作为非限制性实例，由多条流动通道116中的每条流动通道占据的横截面积沿该流动通道的长度是大体上恒定的。流动通道116终止于多个出口孔口118处。出口孔口118具有例如大体上圆形的形状。应该理解：对于出口孔口118而言，可根据需要采用其它形状。
出口孔口118是在单极板102、104中形成的孔。多个出口孔口118中的一个出口孔口通常与多条流动通道114中的仅一条流动通道连通。
图4示出了第二单极板104的第二侧108的一部分的放大视图。应该意识到：第一单极板102的第二侧的结构与本文所述的第二单极板104的第二侧108的结构大体上相同。
特别地，图4示出了在第二单极板104的第二侧108中形成的多条排出通道120。在所示的实施例中，由排出通道120中的每条排出通道占据的横截面积沿该排出通道的长度是大体上恒定的。示例性地，多条排出通道120中的一条排出通道起始于多个出口孔口118中的一个出口孔口处且终止于出口孔112处。流动通道116、出口孔口108和排出通道120协同作用从而为反应剂的排放流(未示出)提供了通往出口孔112的流动路径。在一个特定实施例中，多条流动通道中的一条流动通道、多条排出通道120中的一条排出通道以及多个出口孔口118中的一个出口孔口协同作用从而形成了用于排放流的独立的流动路径。
如图2至图4所示，流动通道116与排出通道120流体连通。由多条流动通道116中的一条或多条流动通道占据的横截面积可与由多条排出通道120中的一条或多条流动通道占据的横截面积大体上相同。应该理解：对于不同的协同作用的成对的流动通道116和排出通道120而言，可利用不同的横截面积。
在又一实施例中，多条流动通道116中的一条流动通道、多条排出通道120中的一条排出通道以及多个出口孔口118中的一个出口孔口彼此流体连通且形成了从流场114至出口孔112的单一或单条流动路径。示例性地，流动路径具有大体上相等的宽度，即，多条流动通道116中的一条流动通道、多条排出通道120中的一条排出通道以及多个出口孔口118中的一个出口孔口具有大体上相同的宽度。应该意识到：对于不同的流动路径而言，可利用不同的宽度。因此，由多条流动通道116中的一条流动通道、多条排出通道120中的一条排出通道以及多个出口孔口118中的一个出口孔口形成的单一的流动路径阻碍了液体水的积聚。
再次结合图2，应该理解：可采用形成流动通道116、排出通道120和出口孔口118的结构来提供从入口孔110至流场114的横截面恒定的流体连通路径。在示例性实施例中，第二单极板104的第二侧108包括供应通道122和入口孔口124。供应通道122与入口孔110和入口孔口124连通。流动通道116起始于入口孔口124处并且与入口孔口124流体连通。入口孔110、供应通道122和入口孔口124协同作用从而为反应剂的供给流提供了通往流场114的流动路径。应该理解：可仅在入口孔110与流场114之间或仅在流场114与出口孔112之间提供横截面恒定的流体连通路径。
在运行中，导致反应剂的供给流从入口孔110流出、通过供应通道122和入口孔口124、并且流入流场114的流动通道116内。反应剂包括燃料和氧化剂。在特定实施例中，燃料是氢气且氧化剂例如是来自空气供应的氧。应该理解：可根据需要使用其它燃料和氧化剂。
反应剂通过流场114且在排放流中被排出，所述排放流流动通过出口孔口118和排出通道120并且流入出口孔112内。反应剂通常包括水。入口流的速度推进水通过供应通道122、入口孔口124和流动通道116。所产生的排出流的速度推进水通过出口孔口118、排出通道120且进入出口孔112内。
应该意识到：在本文所述的本发明的实施例中，供给流和排出流的速度足以推进液体水通过流动路径。供给流和排出流的速度足以使水的积聚最小化，所述水的积聚要不然会阻塞反应剂流。本领域的技术人员可以看到：与两条或多条通道汇入共同孔口的连通路径中的反应剂流相比，在横截面恒定的流体连通路径中的反应剂流不那么可能被阻塞。
流动通道116、孔口118和/或排出通道120的表面上可设有亲水性涂层。该亲水性涂层减轻了在流动路径的表面与所述流动路径中包含的任何水之间产生的摩擦。例如，亲水性涂层可通过在流动通道的表面上保持水的薄膜而使在流动路径的表面与所述流动路径中包含的任何水之间产生的摩擦最小化。减轻的摩擦有利于最大化地推进液体水以给定的反应剂速度通过流动通道116、孔口118和/或排出通道120。横截面积恒定的流动路径与亲水性涂层的结合使燃料电池堆10中产生溢流或停滞的可能性进一步最小化。
作为非限制性实例，亲水性涂层可包括至少一个Si-O基团、至少一个极性基团和包括饱和碳链或不饱和碳链的至少一个基团。在进一步的实施例中，涂层包括至少一个Si-O基团和Si-R基团，其中R包括饱和碳链或不饱和碳链且Si-R基团与Si-O基团的摩尔比在从1/8至1/2的范围内。还可通过足以施加亲水性涂层的任何手段来施加该亲水性涂层。例如，可采用等离子体辅助的化学沉积工艺来沉积涂层，所述等离子体辅助的化学沉积工艺包括前驱气体(precursor gas)如硅氧烷气体且进一步包括第二气体如氧。适当的亲水性涂层还可包括具有在从1至100纳米范围内的尺寸的纳米颗粒，其中该纳米颗粒包括具有Si-O基团、饱和碳链或不饱和碳链以及极性基团的化合物。应该意识到：还可利用其它亲水性涂层。
流动通道116、出口孔口118和排出通道120的表面还可带有织纹以便提供增强的亲水性。表面织纹可包括例如通过喷砂而形成的糙面精整。还可例如以化学方式蚀刻出图案以便提供所需图案或粗糙度。进一步地，流场的表面可包括微皱褶或微通道。应该理解：还可利用提供了增强的亲水性的其它表面织纹。
加在燃料电池堆10上的电负载决定了反应剂的最小所需流动速率或流动速度。电负载越高，则所需要的反应剂体积越多。调节反应剂的速度以便至少供应出对于给定电负载而言最少所需的反应剂体积。应该意识到：当施加到燃料电池堆10上的电负载处于最小范围内时，第一单极板102和第二单极板104尤其易于出现溢流。当电负载处于最小范围内时，常规燃料电池中的反应剂速度处于最小值，且该反应剂速度不那么可能推进液体水通过流动通道116、孔口118和/或排出通道120并进入出口孔112内。然而，本发明的流动通道116、孔口118和/或排出通道120所具有的恒定的横截面积则由于在整个燃料电池板102、104中保持了反应剂的所需速度从而使水在其中的积聚最小化，而因此使得即使在最小的反应剂速度下仍能阻碍双极板16的溢流。
正如本文所述，燃料电池堆10通常包括电串联连接的多个燃料电池以便提供所需的电输出。所需的是：燃料电池堆10内的每个电池都高效地运行并且为燃料电池堆10总的电输出贡献大体上相等的电位。燃料电池产生的任何溢流都会降低其电输出。当一个电池的电位被降低时，燃料电池堆10的总的电输出可被降低且燃料电池堆的部件可劣化。燃料电池之间的这种电位变化降低了燃料电池堆10的效率且缩短了燃料电池堆的运行寿命。流动通道116、出口孔口118和排出通道120所具有的恒定的横截面积促进了反应剂在燃料电池内的均匀分布且促使燃料电池堆10中的燃料电池之间的电位大体上相等，由此通过阻碍单极燃料电池板102、104中的溢流而使燃料电池堆10的高效运行最大化。
燃料电池堆10可在冰点以下的温度下运行。冰点以下的温度可导致已经积聚在燃料电池堆10中的任何水被冻结。冻结的水或冰会阻塞燃料电池堆10内的通道26、28、30、32。通道26、28、30、32的阻塞限制了电输出且可使燃料电池板16、膜电极组件12、14、扩散介质42、44、46、48或者燃料电池堆10的其它部件永久受损。通过使双极板16、流动通道116、出口孔口118和排出通道122中的水积聚最小化，使得在燃料电池堆10中形成冰的潜在可能性最小化。
通过前面的描述，本领域的技术人员可易于理解本发明的关键特征且可在不偏离本发明的精神和范围的情况下对本发明作出各种变化和变型以使本发明适应于各种使用场合和条件。
Claims (17)
1.一种用于燃料电池的单极板，所述单极板包括：
板，所述板具有在其第一端中形成的入口孔；和
在其第二端中形成的出口孔，所述板的第一侧具有在所述入口孔与所述出口孔之间形成的流场，所述流场包括在其中形成的多条流动通道，所述多条流动通道与在所述板中形成的多个出口孔口连通，所述板的第二侧具有在其中形成的与所述出口孔相邻的多条排出通道，所述多条排出通道在所述出口孔口与所述出口孔之间提供了流体连通，其中由所述多条流动通道中的每条流动通道占据的横截面积等于由所述多条排出通道中的每条排出通道占据的横截面积，以及所述多个流动通道中的一条流动通道的宽度、所述出口孔口中的一个出口孔口的宽度和所述多个排出通道中的一条排出通道的宽度是相等的，以便提供横截面积恒定的流动路径；
其中亲水性涂层被设置在所述多条流动通道、所述多个出口孔口和所述多条排出通道中的每个的表面上；
其中横截面积恒定的流动路径与亲水性涂层的结合使燃料电池中的溢流或停滞的可能性最小化。
2.根据权利要求1所述的单极板，其中所述多条流动通道、所述多个出口孔口和所述多条排出通道形成了用于使排放流从所述流场流至所述出口孔的多条路径。
3.根据权利要求1所述的单极板，其中所述多条流动通道中的一条流动通道、所述多个出口孔口中的一个出口孔口和所述多条排出通道中的一条排出通道是流体连通的且形成了用于使排放流从所述流场流至所述出口孔的单一路径。
4.根据权利要求1所述的单极板，其中所述出口孔口具有呈圆形形状的横截面。
5.根据权利要求1所述的单极板，其中所述亲水性涂层的材料是硅石。
6.根据权利要求1所述的单极板，其中形成了所述多条流动通道、所述多个出口孔口和所述多条排出通道中的至少其一的表面带有织纹。
7.根据权利要求2所述的单极板，其中所述排放流包括水。
8.根据权利要求7所述的单极板，其中所述流场的所述通道、所述出口孔口和所述排出通道适于通过供给流的速度将水引入所述出口孔内。
9.根据权利要求1所述的单极板，进一步包括：
在所述板中形成的且与所述流场的所述流动通道连通的多个入口孔口；和
在所述单极板的所述第二侧中形成的且与入口歧管相邻的多条供应通道，所述多条供应通道与所述入口孔和所述入口孔口流体连通，其中由所述多条供应通道中的每条供应通道占据的横截面积等于由所述多条流动通道中的每条流动通道占据的横截面积，以及所述多条供应通道中的一条供应通道的宽度、所述多个入口孔口中的一个入口孔口的宽度和所述多条流动通道中的一条流动通道的宽度是相等的。
10.根据权利要求9所述的单极板，其中所述多条供应通道中的一条供应通道、所述多个入口孔口中的一个入口孔口和所述多条流动通道中的一条流动通道彼此流体连通且提供了用于使供给流从所述入口孔流至所述流场的单一路径。
11.根据权利要求9所述的单极板，其中所述入口孔口具有呈圆形形状的横截面。
12.根据权利要求9所述的单极板，其中亲水性涂层被设置在形成了所述多条供应通道、所述多个入口孔口和所述多条流动通道中的至少其一的表面上。
13.根据权利要求9所述的单极板，其中形成了所述多条供应通道、所述多个入口孔口和所述多条流动通道中的至少其一的表面带有织纹。
14.一种用于燃料电池的双极板，所述双极板包括：
第一单极板和第二单极板，所述第一单极板和所述第二单极板被联接在一起且具有设置在第一端处的入口孔和设置在第二端处的出口孔，其中所述第一单极板和所述第二单极板中的至少其一包括：
所述板的第一侧，所述板的所述第一侧具有在所述入口孔与所述出口孔之间形成的流场，所述流场包括在其中形成的多条流动通道，所述多条流动通道与在所述板中形成的多个出口孔口连通，所述板的第二侧具有在其中形成的与所述出口孔相邻的多条排出通道，所述多条排出通道在所述出口孔口与所述出口孔之间提供了流体连通，其中由所述多条流动通道中的每条流动通道占据的横截面积等于由所述多条排出通道中的每条排出通道占据的横截面积，以及所述多个流动通道中的一条流动通道的宽度、所述出口孔口中的一个出口孔口的宽度和所述多个排出通道中的一条排出通道的宽度是相等的，以便提供横截面积恒定的流动路径；
其中亲水性涂层被设置在所述多条流动通道、所述多个出口孔口和所述多条排出通道中的每个的表面上；
其中横截面积恒定的流动路径与亲水性涂层的结合使燃料电池中的溢流或停滞的可能性最小化。
15.根据权利要求14所述的双极板，其中所述第一单极板和所述第二单极板在大体上水平对齐的情况下被联接在一起。
16.根据权利要求14所述的双极板，其中所述多条流动通道中的一条流动通道、所述多个出口孔口中的一个出口孔口和所述多条排出通道中的一条排出通道是连通的且形成了用于使排放流从所述流场流至出口歧管的单一路径。
17.一种燃料电池堆，所述燃料电池堆包括：
具有膜电极组件的至少一个燃料电池，所述膜电极组件具有阳极层和阴极层，所述膜电极组件被设置在一对双极板之间，每块双极板具有：
第一单极板和第二单极板，所述第一单极板和所述第二单极板被联接在一起且具有设置在第一端处的入口孔和设置在第二端处的出口孔，其中所述第一单极板和所述第二单极板中的至少其一包括：
所述板的第一侧，所述板的所述第一侧具有在所述入口孔与所述出口孔之间形成的流场，所述流场包括在其中形成的多条流动通道，所述多条流动通道与在所述板中形成的多个出口孔口连通，所述板的第二侧具有在其中形成的与所述出口孔相邻的多条排出通道，所述多条排出通道在所述出口孔口与所述出口孔之间提供了流体连通，其中由所述多条流动通道中的每条流动通道占据的横截面积等于由所述多条排出通道中的每条排出通道占据的横截面积，以及所述多个流动通道中的一条流动通道的宽度、所述出口孔口中的一个出口孔口的宽度和所述多个排出通道中的一条排出通道的宽度是相等的，以便提供横截面积恒定的流动路径；
其中亲水性涂层被设置在所述多条流动通道、所述多个出口孔口和所述多条排出通道中的每个的表面上；
其中横截面积恒定的流动路径与亲水性涂层的结合使燃料电池中的溢流或停滞的可能性最小化。
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