CN110323466A - 一种新型燃料电池石墨双极板结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种新型燃料电池石墨双极板结构，包括：第一电极板及第二电极板，所述第一电极板相对所述第二电极板的一面设置有第一水槽，所述第一水槽的两端均设置有贯穿所述第一电极板两侧端面的第一导水孔，并且两个所述第一导水孔分别与所述第一水槽两端连通；所述第一电极板背离所述第二电极板的一面设置有第一气槽，该新型燃料电池石墨双极板结构中的所述第一电极板的两个端面分别设置有第一气槽、第一水槽，所述第二电极板的两个端面分别设置有第二气槽、第二水槽，第一电极板与所述第二电极板均为双面流道的结构，可保证第一、第二极板厚度尺寸基本一致，并且两面压槽的结构，使得第一、第二极板的结构刚度提高，变形量减小，便于加工生产工艺的优化，提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种新型燃料电池石墨双极板结构。
背景技术
双极板是质子交换膜燃料电池的重要组成部分，起着支撑燃料电池，提供反应气、冷却剂通道的作用。就双极板本身的使用条件而言，极板本身不仅需要具有较高的导电率、耐腐蚀性和耐气体渗透等，还需要具有较高的机械强度、刚度等。
质子交换膜燃料电池极板的材料有石墨板、金属板、复合板等，现有石墨双极板的结构组成方案包括：1、氢板+氧板+水流场板；2、双面流道单极板+单面流道单极板。然后通过粘接的方法组合一起成为双极板。
对于氢板+氧板+水流场板的方案，水流场板多采用多孔材料，其流动阻力大，双极板结构复杂，总厚度较厚，制约了燃料电池的体积功率比、质量功率比等的进一步提高。
对于双面流道单极板+单面流道单极板的方案，单面流道单极板的厚度较薄，结构刚度低，尤其是对于柔性石墨双极板，在制备过程中，膨胀石墨板十分柔软，对于结构的定型影响较大，需要采取一定得措施对产品进行处理才能满足使用要求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种新型燃料电池石墨双极板结构，解决现有技术中双面流道单极板+单面流道单极板的方案中的单面流道单极板的结构刚度低，制造工艺复杂的技术问题。
为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种新型燃料电池石墨双极板结构，包括：第一电极板及第二电极板，所述第一电极板相对所述第二电极板的一面设置有第一水槽，所述第一水槽的两端均设置有贯穿所述第一电极板两侧端面的第一导水孔，并且两个所述第一导水孔分别与所述第一水槽两端连通；所述第一电极板背离所述第二电极板的一面设置有第一气槽，所述第一气槽的两端均设置有贯穿所述第一电极板两侧端面的第一导气孔，并且两个所述第一导气孔分别与所述第一气槽的两端连通；所述第二电极板与所述第一电极板的相对面密封连接，所述第二电极板相对所述第一电极板的一面设置有第二水槽，所述第二水槽与所述第一水槽合围形成冷却腔，所述第二水槽的两端均设置有贯穿所述第二电极板两侧端面的第二导水孔，并且两个所述第二导水孔分别与所述第二水槽两端连通；所述第二电极板背离所述第一电极板的一面设置有第二气槽，所述第二气槽的两端均设置有贯穿所述第二电极板两侧端面的第二导气孔，并且两个所述第二导气孔分别与所述第二气槽的两端连通。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：该新型燃料电池石墨双极板结构中的所述第一电极板的两个端面分别设置有第一气槽、第一水槽，所述第二电极板的两个端面分别设置有第二气槽、第二水槽，第一电极板与所述第二电极板均为双面流道的结构，可保证第一、第二极板厚度尺寸基本一致，并且两面压槽的结构，使得第一、第二极板的结构刚度提高，变形量减小，便于加工生产工艺的优化，减少生产工序，提高生产效率。
附图说明
图1是本发明提供的新型燃料电池石墨双极板结构中的第一电极板与第二电极板的一种实施方式的爆炸结构示意图。
图2是本发明提供的新型燃料电池石墨双极板结构中的第一电极板与第二电极板的一种实施方式的装配结构示意图。
图3是本发明提供的新型燃料电池石墨双极板结构中的第一电极板一种实施方式的第一视角结构示意图。
图4是本发明提供的新型燃料电池石墨双极板结构中的第一电极板一种实施方式的第二视角结构示意图。
图5是本发明提供的新型燃料电池石墨双极板结构中的第二电极板一种实施方式的第一视角结构示意图。
图6是本发明提供的新型燃料电池石墨双极板结构中的第二电极板一种实施方式的第二视角结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1～6，本实施例提供了一种新型燃料电池石墨双极板结构，包括呈层叠布置的第一电极板1及第二电极板2。
所述第一电极板1相对所述第二电极板2的一面设置有第一水槽1a，所述第一水槽1a的两端均设置有贯穿所述第一电极板1两侧端面的第一导水孔1b，并且两个所述第一导水孔1b分别与所述第一水槽1a两端连通；所述第一电极板1背离所述第二电极板2的一面设置有第一气槽1c，所述第一气槽1c的两端均设置有贯穿所述第一电极板1两侧端面的第一导气孔1d，并且两个所述第一导气孔1d分别与所述第一气槽1c的两端连通；所述第二电极板2与所述第一电极板1的相对面密封连接，所述第二电极板2相对所述第一电极板1的一面设置有第二水槽2a，所述第二水槽2a与所述第一水槽1a合围形成冷却腔，所述第二水槽2a的两端均设置有贯穿所述第二电极板2两侧端面的第二导水孔2b，并且两个所述第二导水孔2b分别与所述第二水槽2a两端连通；所述第二电极板2背离所述第一电极板1的一面设置有第二气槽2c，所述第二气槽2c的两端均设置有贯穿所述第二电极板2两侧端面的第二导气孔2d，并且两个所述第二导气孔2d分别与所述第二气槽2c的两端连通；该新型燃料电池石墨双极板结构中的所述第一电极板1的两个端面分别设置有第一气槽1c、第一水槽1a，所述第二电极板2的两个端面分别设置有第二气槽2c、第二水槽2a，第一电极板1与所述第二电极板2均为双面流道的结构，可保证第一、第二极板厚度尺寸基本一致，并且两面压槽的结构，使得第一、第二极板的结构刚度提高，变形量减小，便于加工生产工艺的优化，减少生产工序，提高生产效率。
优选的，所述第一电极板1背离所述第二电极板2的一面的外缘的每个拐角位置均设置有凹陷形成的第一阶梯槽1e，所述第二电极板2背离所述第一电极板1的一面的外缘的每个拐角位置均设置有凹陷形成的第二阶梯槽2e，第一阶梯槽1e及第二阶梯槽2e可防止极板间的尖端放电，造成电池失效。
优选的，所述第一水槽1a内设置有多个沿其长度方向布置的第一水流道，多个所述第一水流道由多个第一条形凸台1f分隔形成；所述第二水槽2a内设置有多个沿其长度方向布置的第二水流道，多个所述第二水流道由多个第二条形凸台2f分隔形成；多个所述第一水流道一一对应与多个所述第二水流道相对布置，所述第一气槽1c内设置多个沿其长度方向布置的第一气流道,多个所述第一气流道由多个第三条形凸台1g分隔形成，所述第二气槽2c内设置多个沿其长度方向布置的第二气流道,多个所述第二气流道由多个第四条形凸台2g分隔形成；本实施例中，所述第一水流道、第二水流道、第一气流道、第二气流道均为直线流道，可明显降低流场压力损失。
优选的，两个所述第一导气孔1d分别设置于所述第一电极板1的两个呈对角的区域，所述第一电极板1上还开设有两个贯穿其两侧端面的第三导气孔1h，两个所述第三导气孔1h分别设置于所述第一电极板1的另外两个呈对角的区域，并且两个所述第三导气孔1h一一对应与两个所述第二导气孔2d相对布置并与其连通；两个所述第二导气孔2d分别设置于所述第二电极板2的两个呈对角的区域，所述第二电极板上还开设有两个贯穿其两侧端面的第四导气孔2h，两个所述第四导气孔2h分别设置于所述第二电极板2的另外两个呈对角的区域，并且两个所述第四导气孔2h一一对应与两个所述第一导气孔1d相对布置并与其连通，一所述第一导气孔1d、一所述第一导水孔1b及一所述第三导气孔1h沿着所述第一电极板1的宽度方向布置于第一直线上；另一所述第一导气孔1d、另一所述第一导水孔1b及另一所述第三导气孔1h沿着所述第一电极板1的宽度方向布置于第二直线上，并且所述第一直线与所述第二直线相对所述第一电极板1的纵向轴线对称布置，一所述第二导气孔2d、一所述第二导水孔2b及一所述第四导气孔沿2h着所述第二电极板2的宽度方向布置于第三直线上；另一所述第二导气孔2b、另一所述第二导水孔2d及另一所述第四导气孔2h沿着所述第二电极板2的宽度方向布置于第四直线上，并且所述第三直线与所述第四直线相对所述第二电极板2的纵向轴线对称布置，上述结构能够保证第一电极板1与所述第二电极板2达到较好的结构强度。
并且，本实施例中所述第一电极板1与所述第二电极板2的结构基本相同，从而节约设备成本。
优选的，可将多个所述第一电极板1与多个所述第二电极板2依次层叠布置，从而构成燃料电池电堆；所述第一电极板1与所述第二电极板2之间通过粘接的方法密封固定。
本实施例中，所述第一电极板1与所述第二电极板2均为的柔性石墨极板，所述第一电极板1与所述第二电极板2均采用双面流道结构，经过浸渗、模压等工序后，无明显弯曲、褶皱等问题发生，电极板边缘翘曲1mm以内，翘曲变形量明显小于单面流道极板的3～5mm，粘接成双极板后基本无变形，可直接跳过整平进入下一步工序，极大的提高了生产效率，降低了生产成本。采用该新型双极板装配而成的燃料电池电堆，相比普通双极板电堆，冷却水、反应气工况压力一致，电堆发电效率一致。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (9)
1.一种新型燃料电池石墨双极板结构，其特征在于，包括：第一电极板及第二电极板，所述第一电极板相对所述第二电极板的一面设置有第一水槽，所述第一水槽的两端均设置有贯穿所述第一电极板两侧端面的第一导水孔，并且两个所述第一导水孔分别与所述第一水槽两端连通；所述第一电极板背离所述第二电极板的一面设置有第一气槽，所述第一气槽的两端均设置有贯穿所述第一电极板两侧端面的第一导气孔，并且两个所述第一导气孔分别与所述第一气槽的两端连通；所述第二电极板与所述第一电极板的相对面密封连接，所述第二电极板相对所述第一电极板的一面设置有第二水槽，所述第二水槽与所述第一水槽合围形成冷却腔，所述第二水槽的两端均设置有贯穿所述第二电极板两侧端面的第二导水孔，并且两个所述第二导水孔分别与所述第二水槽两端连通；所述第二电极板背离所述第一电极板的一面设置有第二气槽，所述第二气槽的两端均设置有贯穿所述第二电极板两侧端面的第二导气孔，并且两个所述第二导气孔分别与所述第二气槽的两端连通。
2.根据权利要求1所述的新型燃料电池石墨双极板结构，其特征在于，所述第一电极板背离所述第二电极板的一面的外缘的每个拐角位置均设置有凹陷形成的第一阶梯槽。
3.根据权利要求1所述的新型燃料电池石墨双极板结构，其特征在于，所述第二电极板背离所述第一电极板的一面的外缘的每个拐角位置均设置有凹陷形成的第二阶梯槽。
4.根据权利要求1所述的新型燃料电池石墨双极板结构，其特征在于，所述第一水槽内设置有多个沿其长度方向布置的第一水流道；所述第二水槽内设置有多个沿其长度方向布置的第二水流道；多个所述第一水流道一一对应与多个所述第二水流道相对布置。
5.根据权利要求1所述的新型燃料电池石墨双极板结构，其特征在于，所述第一气槽内设置多个沿其长度方向布置的第一气流道。
6.根据权利要求1所述的新型燃料电池石墨双极板结构，其特征在于，所述第二气槽内设置多个沿其长度方向布置的第二气流道。
7.根据权利要求1所述的新型燃料电池石墨双极板结构，其特征在于，两个所述第一导气孔分别设置于所述第一电极板的两个呈对角的区域，所述第一电极板上还开设有两个贯穿其两侧端面的第三导气孔，两个所述第三导气孔分别设置于所述第一电极板的另外两个呈对角的区域，并且两个所述第三导气孔一一对应与两个所述第二导气孔相对布置并与其连通；两个所述第二导气孔分别设置于所述第二电极板的两个呈对角的区域，所述第二电极板上还开设有两个贯穿其两侧端面的第四导气孔，两个所述第四导气孔分别设置于所述第二电极板的另外两个呈对角的区域，并且两个所述第四导气孔一一对应与两个所述第一导气孔相对布置并与其连通。
8.根据权利要求7所述的新型燃料电池石墨双极板结构，其特征在于，一所述第一导气孔、一所述第一导水孔及一所述第三导气孔沿着所述第一电极板的宽度方向布置于第一直线上；另一所述第一导气孔、另一所述第一导水孔及另一所述第三导气孔沿着所述第一电极板的宽度方向布置于第二直线上，并且所述第一直线与所述第二直线相对所述第一电极板的纵向轴线对称布置。
9.根据权利要求8所述的新型燃料电池石墨双极板结构，其特征在于，一所述第二导气孔、一所述第二导水孔及一所述第四导气孔沿着所述第二电极板的宽度方向布置于第三直线上；另一所述第二导气孔、另一所述第二导水孔及另一所述第四导气孔沿着所述第二电极板的宽度方向布置于第四直线上，并且所述第三直线与所述第四直线相对所述第二电极板的纵向轴线对称布置。
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