CN110010920A - 一种燃料电池流场板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃料电池流场板，包括阳/阴极流场板本体，在所述阳/阴极流场板本体上端面设置有带空腔的密封支撑层，在所述阳/阴极流场板本体上端面且位于空腔内设置有气体扩散层，在所述气体扩散层上端面设置有同等数量的催化剂涂覆膜，在所述密封支撑层上端面设置有可安装催化剂涂覆膜的护边；所述气体扩散层边缘与密封支撑层内边具有间隙，所述该间隙为气体流道的外围部分。本发明具有结构设计巧妙、成本低廉的优点，采用它能够保证流场一致性，使得反应的均匀性、温度和速率更加稳定，提升燃料电池功率密度，使得性能和效率更好；同时，还缩小了电池厚度，减轻了重量，并且还降低了加工难度，减少了制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃料电池，特别是一种燃料电池流场板。
背景技术
目前，氢空燃料电池是一种将阳极和阴极气体在催化剂的作用下发生电化学反应，转化成电能的装置；其中，流场结构的设计是燃料电池电堆的核心技术之一，流场结构的设计水平，会影响到氧化剂、还原剂和冷却剂在燃料电池中的运行，进而影响到反应的均匀性、反应温度和气流流动的速率，最终影响到燃料电池的性能和效率；同时，流场板的加工制作成本也占到了燃料电池成本的20～30%。
现有的燃料电池流场结构多采用去除材料或冲压成型的方式加工制造。去除材料形式的机加，需要大量的加工费用与时间，由于是薄板加工，常规加工设备难以做到满足要求的加工一致性，且以去除材料形式加工的流场板所组成的单电池厚度尺寸较大，燃料电池重量与体积难以压缩。虽然冲压成型的流场板一致性更好，尺寸更小，重量更轻，但开发时需要昂贵的模具投入，如果有新产品需要开发，还得再次投入模具费用。
发明内容
本发明的目的就是提供一种能有效保证流场一致性，提升燃料电池功率密度的燃料电池流场板。
本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，一种燃料电池流场板，包括阳/阴极流场板本体，在所述阳/阴极流场板本体上端面设置有带空腔的密封支撑层，在所述阳/阴极流场板本体上端面且位于空腔内设置有气体扩散层，在所述气体扩散层上端面设置有同等数量的催化剂涂覆膜，在所述密封支撑层上端面设置有可安装催化剂涂覆膜的护边；所述气体扩散层边缘与密封支撑层内边具有间隙，所述该间隙为气体流道的外围部分。
其中，所述气体扩散层为至少两个，所述相邻气体扩散层之间具有间隙，并构成气体流道的中间部分。
进一步，所述催化剂涂覆膜为至少两个，且每个催化剂涂覆膜设置在相配的气体扩散层上端面；所述催化剂涂覆膜的长度和宽度略小于气体扩散层的长度和宽度。
在本发明中，在所述护边上设置有与催化剂涂覆膜个数相配合且容纳催化剂涂覆膜的安装通槽。
进一步，在所述密封支撑层的两侧设置有阳/阴极气体进口总流道A或阳/阴极气体出口总流道A，所述阳/阴极气体进口总流道A和阳/阴极气体出口总流道A通过气体流道连接。
进一步，在所述密封支撑层的两侧同时设置有阴/阳极气体进口总流道B或阴/阳极气体出口总流道B，以及冷却液进口总流道或冷却液出口总流道。
在本发明中，在所述阳/阴极流场板本体和护边上均设置有与密封支撑层相对应且配合的阳/阴极气体进口总流道A、阳/阴极气体出口总流道A、阴/阳极气体进口总流道B、阴/阳极气体出口总流道B和冷却液进口总流道或冷却液出口总流道。
由于采用了上述技术方案，本发明具有结构设计巧妙、成本低廉的优点，采用它能够保证流场一致性，使得反应的均匀性、温度和速率更加稳定，提升燃料电池功率密度，使得性能和效率更好；同时，还缩小了电池厚度，减轻了重量，并且还降低了加工难度，减少了制造成本。
附图说明
本发明的附图说明如下：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的密封支撑层、气体扩散层和催化剂涂覆膜装配结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基本精神上的改进或替代，仍属于本发明权利要求所要求保护的范围。
实施例1：如图1、2所示，一种燃料电池流场板，包括阳/阴极流场板本体1，在所述阳/阴极流场板本体1上端面设置有带空腔的密封支撑层2，在所述阳/阴极流场板本体1上端面且位于空腔内设置有气体扩散层3，在所述气体扩散层3上端面设置有同等数量的催化剂涂覆膜4，在所述密封支撑层2上端面设置有可安装催化剂涂覆膜4的护边5；所述气体扩散层3边缘与密封支撑层2内边具有间隙，所述该间隙为气体流道6的外围部分。
其中，所述气体扩散层3为至少两个，所述相邻气体扩散层3之间具有间隙，并构成气体流道6的中间部分。
进一步，所述催化剂涂覆膜4为至少两个，且每个催化剂涂覆膜4设置在相配的气体扩散层3上端面；所述催化剂涂覆膜4的长度和宽度略小于气体扩散层3的长度和宽度。
为了便于催化剂涂覆模4的安装定位，在所述护边5上设置有与催化剂涂覆膜4个数相配合且容纳催化剂涂覆膜4的安装通槽7。
进一步，在所述密封支撑层2的两侧设置有阳/阴极气体进口总流道A8或阳/阴极气体出口总流道A9，所述阳/阴极气体进口总流道A8和阳/阴极气体出口总流道A9通过气体流道6连接。
其中，在所述密封支撑层2的两侧同时设置有阴/阳极气体进口总流道B10或阴/阳极气体出口总流道B11，以及冷却液进口总流道12或冷却液出口总流道13。
在本发明中，在所述阳/阴极流场板本体1和护边5上均设置有与密封支撑层2相对应且配合的阳/阴极气体进口总流道A8、阳/阴极气体出口总流道A9、阴/阳极气体进口总流道B10、阴/阳极气体出口总流道B11和冷却液进口总流道12或冷却液出口总流道13。
在本发明中，进入到气体流道6中的气体经过气体扩散层3进行扩散后，接触催化剂涂覆膜4参与反应。
Claims (7)
1.一种燃料电池流场板，包括阳/阴极流场板本体（1），其特征是：在所述阳/阴极流场板本体（1）上端面设置有带空腔的密封支撑层（2），在所述阳/阴极流场板本体（1）上端面且位于空腔内设置有气体扩散层（3），在所述气体扩散层（3）上端面设置有同等数量的催化剂涂覆膜（4），在所述密封支撑层（2）上端面设置有可安装催化剂涂覆膜（4）的护边（5）；所述气体扩散层（3）边缘与密封支撑层（2）内边具有间隙，所述该间隙为气体流道（6）的外围部分。
2.如权利要求1所述的燃料电池流场板，其特征是：所述气体扩散层（3）为至少两个，所述相邻气体扩散层（3）之间具有间隙，并构成气体流道（6）的中间部分。
3.如权利要求2所述的燃料电池流场板，其特征是：所述催化剂涂覆膜（4）为至少两个，且每个催化剂涂覆膜（4）设置在相配的气体扩散层（3）上端面；所述催化剂涂覆膜（4）的长度和宽度略小于气体扩散层（3）的长度和宽度。
4.如权利要求3所述的燃料电池流场板，其特征是：在所述护边（5）上设置有与催化剂涂覆膜（4）个数相配合且容纳催化剂涂覆膜（4）的安装通槽（7）。
5.如权利要求1、2 、3或4所述的燃料电池流场板，其特征是：在所述密封支撑层（2）的两侧设置有阳/阴极气体进口总流道A（8）或阳/阴极气体出口总流道A（9），所述阳/阴极气体进口总流道A（8）和阳/阴极气体出口总流道A（9）通过气体流道（6）连接。
6.如权利要求5所述的燃料电池流场板，其特征是：在所述密封支撑层（2）的两侧同时设置有阴/阳极气体进口总流道B（10）或阴/阳极气体出口总流道B（11），以及冷却液进口总流道（12）或冷却液出口总流道（13）。
7.如权利要求6所述的燃料电池流场板，其特征是：在所述阳/阴极流场板本体（1）和护边（5）上均设置有与密封支撑层（2）相对应且配合的阳/阴极气体进口总流道A（8）、阳/阴极气体出口总流道A（9）、阴/阳极气体进口总流道B（10）、阴/阳极气体出口总流道B（11）和冷却液进口总流道（12）或冷却液出口总流道（13）。
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