CN108767266A - 一种质子交换膜燃料电池双极板 - Google Patents

一种质子交换膜燃料电池双极板 Download PDF

Info

Publication number
CN108767266A
CN108767266A CN201810666624.5A CN201810666624A CN108767266A CN 108767266 A CN108767266 A CN 108767266A CN 201810666624 A CN201810666624 A CN 201810666624A CN 108767266 A CN108767266 A CN 108767266A
Authority
CN
China
Prior art keywords
runner
cathode
anode
unipolar plate
plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810666624.5A
Other languages
English (en)
Inventor
李荣旭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201810666624.5A priority Critical patent/CN108767266A/zh
Publication of CN108767266A publication Critical patent/CN108767266A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04029—Heat exchange using liquids
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本发明公开了一种质子交换膜燃料电池双极板，由金属薄板制成的阴极单极板和阳极单极板构成，单极板的流道由流场流道、分配流道和进出口通道组成，分配流道是点状流道，点状流道是由向单极板正面凸起的相互不连接的凸台构成的流道，凸台的背面是凹坑，阴极单极板上的凸台背面的凹坑与阳极单极板上的凸台背面的凹坑呈交错排列，前后相对搭接，构成连续串接的水流分配流道。该双极板厚度薄、流体相互严格分隔、流体分配好、重量轻、加工简单、加工成本低；双极板有效使用面积高，流体阻力分配均匀性好，可以满足不同电池换热量需要。

Description

一种质子交换膜燃料电池双极板
技术领域
本发明涉及一种质子交换膜燃料电池的双极板。
背景技术
质子交换膜燃料电池的双极板由金属薄板制成，由阴极单极板和阳极单极板组合构成，通过焊接或粘接的方式组合。
阴极极板和阳极极板的每个单极板的正面分别是阴极腔和阳极腔，阴极极板和阳极极板的每个单极板的背面是冷却水腔，阴极极板和阳极极板的每个单极板的正、背面两面均设有凹凸沟槽构成的流到，正、背两面的流道凹凸沟槽相互对应，正面的凸起是背面的凹槽，正面的凸起的上表面处在一个平面上；正面的凹槽分别构成了阴、阳极腔的流道，背面的所有凹槽构成了冷却水腔的流道。
阴极极板和阳极极板的每个单极板正面还有密封凹槽，密封凹槽底面的背面是冷却腔，密封凹槽底面的背面是凸起面，该凸起面的上表面为一个平面，该平面与阴、阳极腔流道凹槽背面凸起形成的平面不在一个平面上，密封凹槽底面的背面形成的平面比阴、阳极腔流道凹槽背面凸起形成的平面高，这个高度形成水腔的进口。
阴极极板和阳极极板的每个单极板上的流场分为进、出口分配段和平行直型沟槽流场段两部分，现有的分配段流道有转角走向流道和倾斜走向流道，由多根连续沟槽组成。这种流道的单极板精度要求高，制造比较困难。
发明内容
本发明提出一种质子交换膜燃料电池双极板，该质子交换膜燃料电池双极板厚度薄，加工成本低，气腔阻力分配均匀性和冷却水腔阻力分配均匀性好，可以满足不同电池换热量需要。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种质子交换膜燃料电磁双极板，包括阴极单极板和阳极单极板，阴极单极板和阳极单极板的正面分别是阴、阳极腔，阴、阳极单板的背面相对，够成冷却水腔，阴、阳极单极板由中部凹凸沟槽构成的流场流道，流场流道两端的分配流道和与分配流道连通的进出口通道组成，分配流道的一端与流场流道连通，另一端分别与氢气进出口通道、空气进出口通道和水流进出口通道连通，
所述冷却腔的冷却液进出口流道为蛇形流道；
所述阴阳极板空气分配流道由按规律排布的分别向阴极单极板正面凸起的支撑点和反面凸起的导流岛构成，所述阳极板氢气分配流道由按规律排布的分别向阳极板正面凸起的导流岛和向反面凸起的支撑点构成；
所述导流岛形状相同，所述支撑点形状相同，所述导流岛和所述支撑点均呈纵列方向排布，所述支撑点位于所述导流岛纵列的列与列之间；所述阴极单极板上的导流岛的上平面与相对的阳极单极板的平面相互支撑，形成冷却腔分配流道；所述阳极单极板上的支撑点的上平面与相对的阴极单极板的平板相互支撑，形成冷却腔分配流道，冷却腔分配流道通过冷却腔冷却液进出口流道与冷却腔公用管道连通；
所述中间直流场流道由平行的凸起和沟槽组成，流道高度为凸起顶端到凹槽底的距离；
所述冷却腔分别位于上下两端，空气腔和氢气腔分别分布在两侧。
可选的，所述中间直流场流道与空气和氢气分配流道高度不同，所述中间直流场流道低于空气和氢气分配流道，空气和氢气分配流道的导流岛的上平面与中间直流场流道凸起的上平面处于同一个平面上，空气和氢气分配流道支撑点的下平面与中间直流场流道沟槽的下平面不在同一个平面上，支撑点的下平面低于中间直流场流道沟槽的下平面。
可选的，所述导流岛的形状是方形、圆形、椭圆形、梯形、三角形和菱形中的一种。
可选的，所述支撑点的形状是圆形、椭圆形、方形、梯形、三角形和菱形中的一种，上述形状中长宽不相等形状的支撑点的长度方向与气流方向一致排列。
可选的，所述阴、阳极单极板的四个顶角处均设有外定位拐角，所述外定位拐角上还设有内定位孔；每个所述外定位拐角上还设有两个巡检插孔；所述巡检插孔是由分别设在阴、阳极单极板外定位拐角上的、由直接冲压成型的凸起部两两方向相对并沿凸起部的长度方向焊接固定构成。
采用了上述技术方案，本发明的有益效果为：
该质子交换膜燃料电池双极板由金属薄板冲压成型，阴、阳极单极板对应连接构成，空气腔、氢气腔和冷却腔三腔面积分配均匀，此种分配可增强双极板边缘强度，在两极板焊接固定时不易变形；阴极单极板向正面凸起的支撑点主要起分配气体的作用，向反面凸起的导流岛主要起支撑冷却腔流道的作用；相反地，阳极单极板中正面凸起的导流岛起分配气体的作用，反面凸起的支撑点起支撑冷却腔流道的作用，阴极单极板上的导流岛在两极板扣合后起到主要支撑接触面的作用，可以增强支撑强度。
该双极板厚度薄、流体相互严格分隔、流体分配好、重量轻、加工简单、加工成本低；提高了双极板的有效使用面积，气腔阻力分配均匀性和冷却水腔阻力分配均匀性好，冷却水腔水流阻力通过调整阴阳极腔流场形状和密封凹槽深度来改变，可以满足不同电池换热量需要。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。
图1为本发明所提供的质子交换膜燃料电池双极板的阴极板结构示意图；
图2为本发明所提供的质子交换膜燃料电池双极板的阳极板结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种质子交换膜燃料电磁双极板，包括阴极单极板和阳极单极板，阴极单极板和阳极单极板的正面分别是阴、阳极腔，阴、阳极单板的背面相对，够成冷却水腔，阴、阳极单极板由中部凹凸沟槽构成的流场流道，流场流道两端的分配流道和与分配流道连通的进出口通道组成，分配流道的一端与流场流道连通，另一端分别与氢气进出口通道、空气进出口通道和水流进出口通道连通，
所述冷却腔的冷却液进出口流道为蛇形流道；
所述阴阳极板空气分配流道由按规律排布的分别向阴极单极板正面凸起的支撑点和反面凸起的导流岛构成，所述阳极板氢气分配流道由按规律排布的分别向阳极板正面凸起的导流岛和向反面凸起的支撑点构成；
所述导流岛形状相同，所述支撑点形状相同，所述导流岛和所述支撑点均呈纵列方向排布，所述支撑点位于所述导流岛纵列的列与列之间；所述阴极单极板上的导流岛的上平面与相对的阳极单极板的平面相互支撑，形成冷却腔分配流道；所述阳极单极板上的支撑点的上平面与相对的阴极单极板的平板相互支撑，形成冷却腔分配流道，冷却腔分配流道通过冷却腔冷却液进出口流道与冷却腔公用管道连通；
所述中间直流场流道由平行的凸起和沟槽组成，流道高度为凸起顶端到凹槽底的距离；
所述冷却腔分别位于上下两端，空气腔和氢气腔分别分布在两侧。
该质子交换膜燃料电池双极板由金属薄板冲压成型，阴、阳极单极板对应连接构成，空气腔、氢气腔和冷却腔三腔面积分配均匀，此种分配可增强双极板边缘强度，在两极板焊接固定时不易变形；阴极单极板向正面凸起的支撑点主要起分配气体的作用，向反面凸起的导流岛主要起支撑冷却腔流道的作用；相反地，阳极单极板中正面凸起的导流岛起分配气体的作用，反面凸起的支撑点起支撑冷却腔流道的作用，阴极单极板上的导流岛在两极板扣合后起到主要支撑接触面的作用，可以增强支撑强度。
该双极板厚度薄、流体相互严格分隔、流体分配好、重量轻、加工简单、加工成本低；提高了双极板的有效使用面积，气腔阻力分配均匀性和冷却水腔阻力分配均匀性好，冷却水腔水流阻力通过调整阴阳极腔流场形状和密封凹槽深度来改变，可以满足不同电池换热量需要。
具体的，所述中间直流场流道与空气和氢气分配流道高度不同，所述中间直流场流道低于空气和氢气分配流道，空气和氢气分配流道的导流岛的上平面与中间直流场流道凸起的上平面处于同一个平面上，空气和氢气分配流道支撑点的下平面与中间直流场流道沟槽的下平面不在同一个平面上，支撑点的下平面低于中间直流场流道沟槽的下平面。
其中，所述导流岛的形状是方形、圆形、椭圆形、梯形、三角形和菱形中的一种。
所述支撑点的形状是圆形、椭圆形、方形、梯形、三角形和菱形中的一种，上述形状中长宽不相等形状的支撑点的长度方向与气流方向一致排列。
一种优选的实施方式中，所述阴、阳极单极板的四个顶角处均设有外定位拐角，所述外定位拐角上还设有内定位孔；每个所述外定位拐角上还设有两个巡检插孔；所述巡检插孔是由分别设在阴、阳极单极板外定位拐角上的、由直接冲压成型的凸起部两两方向相对并沿凸起部的长度方向焊接固定构成。
如附图1和图2所示，阴阳极单极板上设有空气腔公用通道1、5，氢气腔公用通道2、4，冷却腔公用通道3、6，阴极流场流道7、9，阳极流场流道10、11，阴阳极中间直流场流道8。
空气走向：空气腔公用通道1,阴极流场流道7，阴极中间直流场流道8，阴极流场流道9，空气腔公用通道5；如图1所示；
氢气走向：氢气腔公用通道2，阳极流场流道10，阳极中间直流场流道8，阳极流场流道11，氢气腔公用通道4；如图2所示。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种质子交换膜燃料电磁双极板，包括阴极单极板和阳极单极板，阴极单极板和阳极单极板的正面分别是阴、阳极腔，阴、阳极单板的背面相对，够成冷却水腔，阴、阳极单极板由中部凹凸沟槽构成的流场流道，流场流道两端的分配流道和与分配流道连通的进出口通道组成，分配流道的一端与流场流道连通，另一端分别与氢气进出口通道、空气进出口通道和水流进出口通道连通，其特征是，
所述冷却腔的冷却液进出口流道为蛇形流道；
所述阴阳极板空气分配流道由按规律排布的分别向阴极单极板正面凸起的支撑点和反面凸起的导流岛构成，所述阳极板氢气分配流道由按规律排布的分别向阳极板正面凸起的导流岛和向反面凸起的支撑点构成；
所述导流岛形状相同，所述支撑点形状相同，所述导流岛和所述支撑点均呈纵列方向排布，所述支撑点位于所述导流岛纵列的列与列之间；所述阴极单极板上的导流岛的上平面与相对的阳极单极板的平面相互支撑，形成冷却腔分配流道；所述阳极单极板上的支撑点的上平面与相对的阴极单极板的平板相互支撑，形成冷却腔分配流道，冷却腔分配流道通过冷却腔冷却液进出口流道与冷却腔公用管道连通；
所述中间直流场流道由平行的凸起和沟槽组成，流道高度为凸起顶端到凹槽底的距离；
所述冷却腔分别位于上下两端，空气腔和氢气腔分别分布在两侧。
2.如权利要求1所述的质子交换膜燃料电磁双极板，其特征在于，所述中间直流场流道与空气和氢气分配流道高度不同，所述中间直流场流道低于空气和氢气分配流道，空气和氢气分配流道的导流岛的上平面与中间直流场流道凸起的上平面处于同一个平面上，空气和氢气分配流道支撑点的下平面与中间直流场流道沟槽的下平面不在同一个平面上，支撑点的下平面低于中间直流场流道沟槽的下平面。
3.如权利要求1所述的质子交换膜燃料电磁双极板，其特征在于，所述导流岛的形状是方形、圆形、椭圆形、梯形、三角形和菱形中的一种。
4.如权利要求1所述的质子交换膜燃料电磁双极板，其特征在于，所述支撑点的形状是圆形、椭圆形、方形、梯形、三角形和菱形中的一种，上述形状中长宽不相等形状的支撑点的长度方向与气流方向一致排列。
5.如权利要求1所述的质子交换膜燃料电磁双极板，其特征在于，所述阴、阳极单极板的四个顶角处均设有外定位拐角，所述外定位拐角上还设有内定位孔；每个所述外定位拐角上还设有两个巡检插孔；所述巡检插孔是由分别设在阴、阳极单极板外定位拐角上的、由直接冲压成型的凸起部两两方向相对并沿凸起部的长度方向焊接固定构成。
CN201810666624.5A 2018-06-26 2018-06-26 一种质子交换膜燃料电池双极板 Pending CN108767266A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810666624.5A CN108767266A (zh) 2018-06-26 2018-06-26 一种质子交换膜燃料电池双极板

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810666624.5A CN108767266A (zh) 2018-06-26 2018-06-26 一种质子交换膜燃料电池双极板

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108767266A true CN108767266A (zh) 2018-11-06

Family

ID=63977691

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810666624.5A Pending CN108767266A (zh) 2018-06-26 2018-06-26 一种质子交换膜燃料电池双极板

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108767266A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114628727A (zh) * 2020-12-10 2022-06-14 中国科学院大连化学物理研究所 一种电堆端板阴阳极进气换热结构

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202275888U (zh) * 2011-08-17 2012-06-13 新源动力股份有限公司 有利于改善流体分配的质子交换膜燃料电池金属双极板
CN103151531A (zh) * 2013-02-27 2013-06-12 新源动力股份有限公司 利于流体分配的质子交换膜燃料电池金属双极板

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202275888U (zh) * 2011-08-17 2012-06-13 新源动力股份有限公司 有利于改善流体分配的质子交换膜燃料电池金属双极板
CN103151531A (zh) * 2013-02-27 2013-06-12 新源动力股份有限公司 利于流体分配的质子交换膜燃料电池金属双极板

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114628727A (zh) * 2020-12-10 2022-06-14 中国科学院大连化学物理研究所 一种电堆端板阴阳极进气换热结构
CN114628727B (zh) * 2020-12-10 2023-09-15 中国科学院大连化学物理研究所 一种电堆端板阴阳极进气换热结构

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102306805B (zh) 有利于改善流体分配的质子交换膜燃料电池金属双极板
CN108832154A (zh) 质子交换膜燃料电池金属双极板
CN101572318B (zh) 一种质子交换膜燃料电池金属双极板
CN101420037B (zh) 一种质子交换膜燃料电池金属双极板
CN105870477B (zh) 燃料电池双极板
CN109994752B (zh) 一种燃料电池双极板
CN100541891C (zh) 燃料电池及燃料电池用隔板
CN110391436A (zh) 一种质子交换膜燃料电池金属双极板
CN106571472A (zh) 一种增强流体均匀性的燃料电池金属双极板组件
CN101632191B (zh) 燃料电池及燃料电池用隔板
CN103151531A (zh) 利于流体分配的质子交换膜燃料电池金属双极板
CN107507993B (zh) 质子交换膜燃料电池金属双极板
US10374237B2 (en) Bipolar plate and fuel cell comprising same
CN103840189A (zh) 燃料电池堆
CN202275888U (zh) 有利于改善流体分配的质子交换膜燃料电池金属双极板
CN216120377U (zh) 一种燃料电池双极板的流场结构及包括其的燃料电池
CN113823809A (zh) 一种燃料电池双极板的流场结构
CN108155400A (zh) 燃料电池双极板冷却流场结构
CN110121807A (zh) 用于燃料电池的具有经改进的流动分布的双极板
CN206992223U (zh) 一种燃料电池双极板
CN102034993A (zh) 一种液流电池电极框架
CN108767266A (zh) 一种质子交换膜燃料电池双极板
CN109950573B (zh) 一种燃料电池流场板
CN215118955U (zh) 一种用于燃料电池的双极板及燃料电池
CN112909284A (zh) 具有等腰三角形区域的用于燃料电池的双极板及燃料电池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20181106

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication