CN110620246A - 具有气体流道的双极板组件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有气体流道的双极板组件，包括组件本体。本发明的气体流道是采用一体成型的方式形成的，气体流道的全部表面是光滑的，因此，凸起也是光滑和均匀的，气体可以通过气体流道快速扩散到气体流道中(即扩散到气体流道的每一个位置)，使得气体能够进行均匀的反应，当将本发明的碳纸(即组件本体)和导电板一同组成双极板并应用到燃料电池上时，可以使得燃料电池的能量转换效率提高。该组件本体加工容易、产量高、可大批量自动化生产，成本低廉、一致性极高，可快速多样地制出与导电板组成各种型号规格的耐振动不开裂的双极板，由此制成的双极板组成的燃料电池的重量减轻、体积变小、使用寿命大大增长。

Description

具有气体流道的双极板组件
技术领域
本发明属于技术领域，具体涉及一种具有气体流道的双极板组件。
背景技术
现有技术中，燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。
燃料电池具有双极板，双极板分为正极和负极，正极和负极均由导电双极板组成；而碳纸是双极板的组件，碳纸可以用于气体的流通扩散及导电(气体可以是如：氧气和氢气)，但是现有技术中，一些碳纸上往往没有设置气体流道，这种碳纸在和导电板组合时，气体之间发生反应的扩散速率较低，最终导致燃料电池的效率降低，能量的转换率变小；另外，有一些燃料电池的碳纸具有一些气体流道，但是这种气体流道的形成方式是网印，网印是一层一层印刷上去的，不仅麻烦，而且形成的气体流道不均匀，使得燃料电池的效率较低。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种具有气体流道的双极板组件。
根据本发明的一个方面，提供了一种具有气体流道的双极板组件，包括组件本体，组件本体上一体成型有多个气体流道，气体流道用于燃料电池中气体的扩散，组件本体与导电板一同形成燃料电池的双极板。
在一些实施方式中，组件本体为碳纸，组件本体的厚度为0.5mm～2mm。由此，碳纸可以与导电板一同形成燃料电池的双极板，双极板是燃料电池的组成部分。
在一些实施方式中，一体成型的方式为，利用激光切割机对碳纸一体成型，或者利用雕刻机对碳纸一体成型，或者通过模压对碳纸一体成型。由此，通过上述的三种方式，可以使得碳纸表面的气体流道一体成型，气体流道的边缘上不会有凹凸不平的结构，相应的气体流道结构也是均匀的，气体可以完全扩散在气体流道中，气体可以在气体流道上进行充分的扩散及反应。
在一些实施方式中，气体流道为直条型，多个气体流道横向均匀分布在组件本体上。由此，直条型的气体流道可以具有较好的性能。
在一些实施方式中，气体流道以蛇形方式分布在组件本体上。由此，蛇形的气体流道也可以具有较好的性能。
在一些实施方式中，气体流道的高度为0.45mm～0.55mm。
在一些实施方式中，气体流道的高度为0.35mm～0.45mm。
本发明具有如下的优点：相较于没有气体流道的碳纸(即组件本体)，本发明具有气体流道，气体(如：氧气和氢气)可以完全扩散到气体流道中，可以让气体进行反应，将碳纸和导电板组成双极板装入燃料电池后，燃料电池的能量转换效率提高；相较于网印方式形成气体流道的碳纸(即组件本体)，网印方式的碳纸上的气体流道是一层一层印刷而成的，每次印刷时，上层和下层之间必然会有一定的偏差，即上层和下层之间有一定的位置偏移，因此，这种方式的碳纸加工一致性差，且需要耗费大量时间；对本领域的技术人员而言，该气体流道的结构是凹凸不平的，相邻的气体流道之间形成凸起，因此，凸起也是不均匀的，无法让气体快速的扩散到气体流道中；而本发明的气体流道是采用一体成型的方式形成的，气体流道的全部表面是光滑的，因此，凸起也是光滑和均匀的，气体可以通过气体流道快速扩散到气体流道中(即扩散到气体流道的每一个位置)，使得气体能够进行均匀的充分反应，当将本发明的碳纸(即组件本体)和导电板一同组成双极板并应用到燃料电池上时，可以使得燃料电池的能量转换效率提高。另外，该组件本体加工容易、产量高、可大批量自动化生产，成本低廉、一致性极高，可快速多样地制出与导电板组成各种型号规格的耐振动不开裂的双极板，由此制成的双极板组成的燃料电池的重量减轻、体积变小、使用寿命大大增长。
附图说明
图1是本发明一种实施方式的具有气体流道的双极板组件的结构示意图；
图2为图1所示具有气体流道的双极板组件沿A-A方向的结构示意图；
图3为图1所示气体流道的双极板组件与导电板的结构示意图；
图4为本发明另一种实施方式的具有气体流道的双极板组件的结构示意图。
图中：1-组件本体；11-气体流道；12-凸起；2-导电板。
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。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
图1和图2示意性的显示了本发明一种实施方式的具有气体流道的双极板组件的结构。
如图1和图2所示，在本实施例中，一种具有气体流道的双极板组件，包括组件本体1。
本发明属于双极板一部分，因此可以称为双极板组件。
在本实施例中，如图1所示，组件本体1上一体成型有多个凸起12(此处的凸起12也可以称为“脊”)，相邻凸起12之间可以形成气体流道11，气体流道11可以用于燃料电池气体的扩散，从图3中可以看出，组件本体1与导电板2一同形成燃料电池的双极板，此处的导电板2是一种导电金属材料(如：金属铜)制成的中空板，导电板2可以导热、流通导热液体和导电。当然，此处也可以这样理解，例如：组件本体1上一体成型有气体流道11，而相邻的气体流道11形成凸起12(也可以称为“脊”)。
在本实施例中，组件本体1为碳纸，组件本体1的厚度为0.5mm～2mm，碳纸可以与导电板2一同形成燃料电池的双极板，双极板是燃料电池的组成部分。在其他实施例中，碳纸的厚度可以根据需要来进行改变，例如可以是0.9mm，或者组件本体1的厚度为2.5mm，碳纸的厚度不局限于0.5mm～2mm，可以更厚，碳纸的厚度可以根据需要来进行制作。
在本实施例中，一体成型的方式为可以是：利用激光切割机对碳纸一体成型，即激光切割机对碳纸进行切割，使得其上一体成型气体流道11，相邻的气体流道11形成凸起12；在其他实施例中，一体成型的方式为也可以是：雕刻机对碳纸进行雕刻成型，使得其上一体成型气体流道11，相邻的气体流道11形成凸起12，或者通过模压对碳纸一体成型。不管通过何种方式，只要使得碳纸上一体成型有气体流道11或者凸起12即可，凸起12的边缘上不会有凹凸不平的结构，相应的气体流道11结构也是均匀的，气体可以完全扩散在气体流道11中，气体可以在气体流道11上进行充分的扩散反应。
在本实施例中，如图1和图2所示，气体流道11为直条型，多个气体流道11可以横向均匀分布在组件本体1上，直条型的气体流道11可以具有较好的性能。在其他实施例中，气体流道11也可以如图4所示，为蛇形的，即气体流道11以蛇形方式分布在组件本体1上，全部的气体流道11为一个整体，蛇形的气体流道11也可以具有较好的性能。或者，气体流道11也可以是迷宫形、树叶形或者回形等，无论气体流道11为何种形状，只需要气体流道11为一体成型在碳纸上，并且表面光滑即可。
在本实施例中，气体流道11的高度为0.45mm～0.55mm，如气体流道11的高度(深度)为0.5mm，在其他实施例中，气体流道11的高度为0.35mm～0.45mm，如：气体流道11的高度(深度)为0.4mm。可以根据需要来改变气体流道11的高度。
本发明具有如下的优点：相较于没有气体流道的碳纸(即组件本体)，本发明具有气体流道，气体(如：氧气和氢气)可以完全扩散到气体流道中，可以让气体进行反应，将碳纸和导电板组成双极板装入燃料电池后，燃料电池的能量转换效率提高；相较于网印方式形成气体流道的碳纸(即组件本体)，网印方式的碳纸上的气体流道是一层一层印刷而成的，每次印刷时，上层和下层之间必然会有一定的偏差，即上层和下层之间有一定的位置偏移，因此，这种方式的碳加工一致性差，且需要耗费大量时间；对本领域的技术人员而言，该气体流道的结构是凹凸不平的，相邻的气体流道之间形成凸起，因此，凸起也是不均匀的，无法让气体快速的扩散到气体流道中；而本发明的气体流道是采用一体成型的方式形成的，气体流道的全部表面是光滑的，因此，凸起也是光滑和均匀的，气体可以通过气体流道快速扩散到气体流道中(即扩散到气体流道的每一个位置)，使得气体能够进行均匀的充分反应，当将本发明的碳纸(即组件本体)和导电板一同组成双极板并应用到燃料电池上时，可以使得燃料电池的能量转换效率提高。另外，该组件本体加工容易、产量高、可大批量自动化生产，成本低廉、一致性极高，可快速多样地制出与导电板组成各种型号规格的耐振动不开裂的双极板，由此制成的双极板组成的燃料电池的重量减轻、体积变小、使用寿命大大增长。
本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种具有气体流道的双极板组件，其特征在于：包括组件本体(1)，所述组件本体(1)上一体成型有多个气体流道(11)，相邻的气体流道(11)之间形成有凸起(12)，所述气体流道(11)用于燃料电池气体的扩散，所述组件本体(1)与导电板一同形成燃料电池的双极板。
2.根据权利要求1所述的具有气体流道的双极板组件，其特征在于：所述组件本体(1)为碳纸，所述组件本体(1)的厚度为0.5mm～2mm。
3.根据权利要求2所述的具有气体流道的双极板组件，其特征在于：所述一体成型的方式为，利用激光切割机对所述碳纸一体成型，或者利用雕刻机对所述碳纸一体成型，或者所述通过模压对所述碳纸一体成型。
4.根据权利要求3所述的具有气体流道的双极板组件，其特征在于：所述气体流道(11)为直条型，多个气体流道(11)横向均匀分布在所述组件本体(1)上。
5.根据权利要求3所述的具有气体流道的双极板组件，其特征在于：所述气体流道(11)以蛇形方式分布在组件本体(1)上。
6.根据权利要求4或5所述的具有气体流道的双极板组件，其特征在于：所述气体流道(11)的高度为0.45mm～0.55mm。
7.根据权利要求4或5所述的具有气体流道的双极板组件，其特征在于：所述气体流道(11)的高度为0.35mm～0.45mm。
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