CN112242537A - 用于燃料电池的双极板 - Google Patents

Abstract

一种用于燃料电池的双极板，包括阳极板和阴极板。所述阳极板在所述阳极板的第一侧上具有氢气流通道，并且在所述阳极板的第二侧上具有冷却剂通道。所述阴极板具有抵靠所述阳极板的所述第二侧设置以覆盖所述冷却剂通道的第一侧，并且具有限定被配置为接收空气气流的凹陷式凹穴的第二侧。导流件设置在所述凹穴中，使得入口歧管沿着所述导流件的第一边缘形成，并且出口歧管沿着所述导流件的第二边缘形成。所述导流件限定从所述入口歧管延伸到所述出口歧管的通道。多个开口通过所述导流件限定。

Description

用于燃料电池的双极板

技术领域

本公开涉及用于机动车辆的燃料电池，并且更具体地涉及双极板的流场设计。

背景技术

氢燃料电池，并且特别地质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuelcell，PEMFC)是用于汽车和固定应用的一种潜在电源。PEMFC中的反应涉及氢分子在阳极处分裂成氢离子和电子，而质子与氧和电子在阴极处重新结合形成水并释放热量。通常，质子交换膜在PEMFC中用作质子导体。包含例如铂和/或铂合金的催化剂层用于催化电极反应。可包括微孔层和气体扩散背衬层的气体扩散层用于传输反应物气体和电子以及除去产物水和热量。

发明内容

根据一个实施例，一种用于燃料电池的双极板包括阳极板和阴极板。所述阳极板在所述阳极板的第一侧上具有氢气流通道，并且在所述阳极板的第二侧上具有冷却剂通道。所述阴极板具有抵靠所述阳极板的所述第二侧设置以覆盖所述冷却剂通道的第一侧，并且具有限定被配置为接收空气气流的凹陷式凹穴的第二侧。导流件设置在所述凹穴中，使得入口歧管沿着所述导流件的第一边缘形成，并且出口歧管沿着所述导流件的第二边缘形成。所述导流件限定从所述入口歧管延伸到所述出口歧管的通道。多个开口通过所述导流件限定。

根据另一个实施例，一种用于燃料电池的双极板包括具有氢气通道的阳极侧和限定凹陷式凹穴的阴极侧。冷却剂通道设置在所述阳极侧与所述阴极侧之间。至少一个空气端口与所述凹穴流体连通。导流件设置在所述凹穴中，使得入口歧管沿着所述导流件的第一边缘形成，并且出口歧管沿着所述导流件的第二边缘形成。所述导流件限定从所述入口歧管延伸到所述出口歧管的通道。多个开口通过所述导流件限定。

根据又一个实施例，一种燃料电池包括以堆叠形式设置的多个单元电池。每个单元电池包括具有阳极和阴极的膜电极组件(membrane electrode assembly，MEA)、双极板以及导流件。所述双极板具有限定与空气端口流体连通的凹陷式凹穴的阴极侧、阳极侧以及位于所述阴极侧与所述阳极侧之间的冷却剂通道。所述双极板抵靠所述MEA设置，使得所述阴极设置在所述凹穴上方。所述导流件设置在所述凹穴中，其中前侧面向所述MEA并且背侧面向所述凹穴的底部。所述导流件包括多个隆起部。

附图说明

图1是燃料电池车辆的示意图。

图2是质子交换膜燃料电池组的分解视图。

图3是示出两个单元电池的燃料电池组的一部分的侧面剖视图。

图4A是阳极板的前视图，示出其氢气流侧。

图4B是阳极板的后视图，其示出冷却剂流侧。

图5A是阴极板的后视图，其示出氧化剂流侧。

图5B是阴极板的前视图，其示出冷却剂流侧。

图6是安装有导流件的阴极板的前视图。

图7是根据实施例的导流件的透视图。

图8是阴极板的剖视图。

图9是根据另一个实施例的导流件的透视图。

图10是另一个阴极板的前视图。

图11是图10的阴极板的导流件的隆起部的侧视图。

图12是具有孔的隆起部的详细视图。

图13是根据另一个实施例的导流件的前视图。

具体实施方式

本文描述了本公开的实施例。然而，应当理解，所公开的实施例仅是示例，并且其他实施例可采取各种和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可能被夸大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文所公开的特定结构和功能细节不应被解释为限制性的，而是仅应解释为用于教导本领域技术人员以各种方式采用本发明的代表性基础。如本领域技术人员应理解，参考附图中的任一附图示出和描述的各种特征可与一个或多个其他附图中所示的特征组合以产生未明确示出或描述的实施例。所示出的特征的组合提供典型应用的代表性实施例。然而，符合本公开教导的特征的各种组合和修改对于特定应用或实现方式可能是期望的。

PEMFC是用于机动车辆的流行燃料电池选择。PEMFC通常包括质子交换膜(protonexchange membrane，PEM)。阳极和阴极通常包括承载在碳颗粒上并与离聚物混合的细分催化颗粒，通常为铂。催化剂混合物沉积在膜的相对侧上。阳极催化剂混合物、阴极催化剂混合物和PEM的组合形成催化剂涂覆的膜(coated catalyst membrane，CCM)电极。为了促进反应气体向催化剂混合物的传输并从催化剂混合物除去过量的水和热量，可在CCM的任一侧上施涂可包括微孔层和基于碳纤维的气体扩散背衬层的气体扩散层(gas diffusionlayer，GDL)，以形成膜电极组件(MEA)。GDL还为包括PEM和催化剂混合物的软质品提供机械支撑。

MEA夹置在双极板之间以形成单元电池。双极板通常包括阳极侧和阴极侧。阳极燃料流通道设置在双极板的阳极侧上，所述阳极燃料流通道允许阳极气体流动到MEA的阳极侧。阴极氧化剂流通道设置在双极板的阴极侧上，所述阴极氧化剂流通道允许阴极气体流动到MEA的阴极侧。冷却剂通道可设置在双极板的阳极与阴极侧之间，以对燃料电池进行热调节。

若干单元电池通常组合在燃料电池组中以生成期望电力。例如，组可包括串联布置的两百或更多个单元电池。燃料电池组接收阴极反应气体，通常是由压缩机迫使通过组的空气流。并非所有氧气都被组耗尽，并且空气中的一些作为阴极废气输出，所述阴极废气可包括水作为组副产物。燃料电池组还接收流入组的阳极侧中的阳极氢气反应气体。

参考图1，车辆10包括用于向至少一个电机12提供电力的燃料电池20。车辆10还可包括电连接到燃料电池20和电机12的牵引电池单元14。电机12通过传动系18连接到从动轮16。在车辆10操作期间，氢燃料和空气被馈送到燃料电池20中，从而形成电力。电机12接收电力作为输入，并且输出用于驱动车轮16以推动车辆10的扭矩。

参考图2，示例性燃料电池20包括堆叠在一起的两个单元电池22、24。双电池组仅是示例，并且燃料电池20可包括数十或数百个堆叠单元电池。第一单元电池22包括夹置在第一端板28与双极板30之间的MEA 26。MEA 26包括多个不同层，所述多个不同层包括PEM32、一对气体扩散层(GDL)34以及一对催化剂层36。端板28包括限定用于氢燃料的多个流动路径40的阳极侧38。双极板30包括限定用于空气的多个流动路径44的阴极侧42和限定用于第二单元电池24的氢燃料的多个流动路径48的阳极侧46。第二MEA 50夹置在双极板30与最后端板52之间。最后端板52包括限定用于空气的多个流动路径56的阴极侧54。冷却剂通道58、60、62被配置为使冷却剂(诸如乙二醇)循环。

参考图3，燃料电池70包括线性地布置在组71中的单元电池72的重复图案。大多数单元电池包括双极板74和MEA 76。组端部处的单元电池可包括端板而不是双极板。图3示出了两个单元电池，但实际上，燃料电池组70可包括数十或数百个单元电池72。

每个双极板74可包括一个或多个板子组件。在所示出的实施例中，每个双极板74包括阳极板78和阴极板80。但是，在其他实施例中，阳极板78和阴极板80可以是单个结构的一部分。如图所示，单元电池70是阳极板78与阴极板80相邻，然后MEA 76与阴极板80相邻，重复如此。

参考图4A和图4B，阳极板76可包括前侧86和背侧88。前侧86抵靠MEA 76设置，并且背侧88抵靠阴极板80设置。冷却剂流场90可设置在背侧88上，并且氢气流场92可设置在前侧86上。阳极板78包括位于燃料电池的反应区域之外的外框架94，而冷却剂流场90和氢气流场92在反应区域内。

外框架94可包括限定用于冷却剂、氢气和空气的多个端口的相对侧96和98。例如，氢气供应端口100限定在侧96中，并且氢气返回端口102限定在侧98中。氢气流场92从供应端口100接收氢气，使氢气跨MEA 76循环，并且使过量的氢气返回到返回端口102。氢气流场92可包括被取向成从侧96延伸到侧98的多个通道。通道可限定在阳极板中或可形成在导流件上。在所示出的实施例中，前侧86限定被配置为在其中接收导流件106的前凹穴104。导流件106限定多个通道108。通道108可以是线性的，并且从侧96朝向侧98延伸。入口通路110将氢气供应到冷却剂流场92，并且出口通路112使氢气返回到返回端口102。导流件106可包括抵靠MEA设置以在阳极板76与MEA之间提供电连接的部分。

外框架94还可限定设置在侧96上的冷却剂入口端口116和设置在侧98上的冷却剂返回端口118。冷却剂流场90从供应端口116接收冷却剂，使冷却剂跨双极板循环，并且使冷却剂返回到返回端口118。冷却剂流场90可包括被配置为输送冷却剂的多个通道。冷却剂可以是乙二醇混合物或其他冷却剂配方。在所示出的实施例中，背侧88限定被配置为在其中接收冷却剂导流件122的背凹穴120。冷却剂导流件122可限定从凹穴120的入口侧延伸到出口侧的多个通道124。入口通路126和出口通路128将供应端口116和返回端口118与冷却剂流场90流体连接。

阳极板78以及导流件106和122可由石墨复合材料或金属形成。在一些实施例中，阳极板78以及导流件106和122由相同类型的材料形成。例如，阳极板78以及导流件106和122可由石墨形成，或者阳极板78以及导流件106和122可由导电性复合材料形成。复合材料可包括碳粉末和粘结剂。

参考图5A和图5B，阴极板80可包括前侧140和背侧142。当组装双极板24时，阴极板80的背侧142抵靠阳极板78的背侧88设置。阴极板80的背侧142可以是平坦的和平面的。背侧142覆盖冷却剂流场90，并且与阳极板78配合以充分限定位于双极板74中间的冷却剂流场90。

阴极板80的前侧140抵靠MEA 76的阴极侧设置。阴极板80包括位于燃料电池的反应区域之外的外框架144。外框架144可包括限定用于冷却剂、氢气和空气的多个端口的相对侧146和148。阴极板80的端口与阳极板78的端口对准。MEA 76还包括与阴极板和阳极板的端口对准的冷却剂端口、氢气端口和空气端口。单元电池72的端口全部对准以产生沿着堆叠的长度延伸的冷却剂集管、氢气集管和空气集管。密封件可设置在双极板的框架之间，以防止集管泄漏。密封件可以是弹性体或硅树脂。在一个实施例中，密封件可以是聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene，PTFE)。

例如，氢气供应端口150限定在侧148中，并且氢气返回端口152限定在侧148中。冷却剂供应端口154限定在侧148中，并且冷却剂返回端口156限定在侧146中。冷却剂供应端口158限定在侧148中，并且空气返回端口160限定在侧146中。

空气流场162位于阴极板80的前侧140上，并且被配置为使空气在MEA 76的阴极侧的反应区域上循环。空气流场162可位于凹陷到阴极板的前侧140中的凹穴164内。凹穴164可包括底部166、相对的顶部侧壁168和底部侧壁170以及相对的左侧壁172和右侧壁174。(术语“顶部”，“底部”，“右侧”，“左侧”等是为了便于描述，并且不将本公开的实施例限制为任何特定取向。)阴极板80的前侧140抵靠MEA 76的阴极侧设置，使得MEA 76覆盖凹穴以包封空气流场162。由空气流场162供应的空气形成燃料电池的化学反应的一部分。空气中的氧原子与氢离子结合形成水，水被流过空气流场162的气流带走。

凹穴164与空气供应端口158和空气返回端口160流体连通。例如，入口通路176从空气供应端口158延伸并且穿过壁172，并且出口通路178从空气返回端口160延伸穿过壁174。在所示出的实施例中，空气靠近顶部被供应到凹穴164并且靠近底部离开，但这可反过来。从框架144的外表面到底部166测量的凹穴164的深度可随导流件的厚度而变化。深度可被设置成使得导流件的平台接触MEA。凹穴164的面积可近似于MEA 76的反应面积。具有空气通道的导流件(未示出)可设置在凹穴内。这将在下面更详细地描述。

阴极板80可由石墨或复合材料形成。在一些实施例中，阳极板78和阴极板80由相同材料形成。阴极板80也可由与导流件106和122相同的材料形成。在一个实施例中，阳极板78、阴极板80以及导流件106、122由石墨形成。或者，阳极板78、阴极板80以及导流件106、122可由复合材料形成。

图6和图7示出设置在阴极板80的凹穴164内的示例性导流件200。导流件200包括当组装燃料电池20时面向凹穴164的底部166的内侧190和面向MEA 76的外侧192。导流件200限定被配置为使空气循环的沟道198。导流件200被设计成使空气在内侧190和外侧192两者上循环。在所示出的实施例中，沟道198是线性的，并且被取向成使空气从顶部朝向底部循环。导流件200可包括顶部边缘202、底部边缘204以及相对的侧边缘206和208。导流件200的宽度(边缘202与204之间的距离)可小于凹穴的宽度(侧壁168、170之间的距离)以形成上部间隙和下部间隙。上部间隙充当从入口通路176接收空气的入口歧管210。下部间隙充当在循环到出口通路178之前收集空气和水的出口歧管212。在燃料电池70操作期间，高压在入口歧管210中形成，从而致使空气向下循环通过沟道198并随后进入出口歧管212中。导流件200的长度(边缘206与208之间)可近似于凹穴164的长度。

导流件200可形成为波状金属板。金属板可由抗腐蚀金属(诸如不锈钢、钛或铝合金)制成。金属板可具有抗腐蚀涂层。即，导流件200可由与阴极板80的材料不同的材料形成。金属板在形成之前可具有0.10毫米至0.20毫米(mm)的厚度，并且一旦形成，就可具有介于0.2mm至1.0mm之间的最终厚度。波状件可以是矩形(如图所示)、波浪形或梯形。波状件限定沟道198。沟道198可位于导流件200的内侧190和外侧192两者上。沟道198可限定跨外侧192延伸的凹形通道214和跨内侧190延伸的凸形通道216。通道214、216可各自包括取决于通道是凹形还是凸形而通过内平台222或外平台224互连的相对的侧壁218和220。沟道198可基本上垂直于第一边缘202和第二边缘204。基本上垂直意指在垂直的±3度内。

参考图8，导流件200具有从最内表面到最外表面测量的厚度(T)，例如，从内平台222到外平台224的距离。由于导流件200由金属形成，因此导流件200具有弹性并且可从静止状态推动到压缩状态。在静止状态下，导流件200的厚度大于凹穴164的深度，使得导流件从阴极板80向外突出距离(D)。距离D可介于0.05mm与0.3mm之间。这致使导流件200压缩在MEA 76与凹穴的底部166之间，以确保在MEA的气体扩散层与外平台224之间具有足够的接触。在其他实施例中，导流件200的厚度(T)可近似或小于凹穴164的深度。

返回参考图7，导流件200可限定多个开口226，这些开口以流体连通的方式连接凸形通道216和凹形通道214，使得空气和/或水可穿过导流件200。包括开口226以及在内侧190和外侧192上包括通道产生所谓的3D流场，因为水不仅能够流过前部和背部，而且能够流过导流件200。由导流件200产生的流场162的3D性质增加了空气和水流的均匀性，这可减小水阻塞的可能性。在燃料电池操作期间，由于水与冷却剂流场90相邻，因此水趋向于抵靠凹穴的底部166凝结更多。开口226促进水行进到干燥机外侧192，以使水更均匀地分布在流场162内，并且帮助减少水阻塞。

在图7所示出的实施例中，开口226限定在侧壁218中。但是，在其他实施例中，开口可限定在内平台222、侧壁220和/或外平台224中。在其他实施例中，开口可限定在平台和侧壁两者中。例如，开口可限定在外平台224和侧壁218、220中的一个或多个中，或者内平台224和侧壁218、220中的一个或多个中。开口可以是孔、狭缝、狭槽或其他合适的形状。在一些实施例中，开口226可以是均匀的并且是相同类型的，但是在其他实施例中，多种不同类型的开口可设置在导流件上。

图9示出可在阴极板80中使用的另一种导流件250。导流件250也可以是具有在相对边缘之间延伸的凸形通道252和凹形通道254的波状金属导流件。导流件250包括狭缝256形式的开口。狭缝256可延伸通过外平台和/或通道的侧壁。狭缝可具有介于0.05mm至0.2mm之间的宽度和3.0mm至20.0mm的长度。狭缝256可间隔开0.2mm至1.0mm。狭缝可相对于通道的方向以一定倾斜角成角度。例如，狭缝256可相对于通道的中心线成介于10°至45°之间的角度。

狭缝256可布置在狭缝在其中沿共同方向延伸的部段中。所示出的导流件250至少包括狭缝在其中具有第一取向的第一部段260和狭缝在其中具有第二取向的第二部段262。第一取向和第二取向可关于线264形成镜像，如图9所示。取向和狭缝尺寸可随阴极流场的面积而变化以调谐系统以便获得最佳性能。

图10示出可在双极板74的修改版本中使用的另一种阴极板350。阴极板350可包括前侧352和背侧(不可见)。阴极板350的背侧如上所述抵靠阳极板的背侧设置。阴极板350的前侧352抵靠MEA的阴极侧设置。阴极板350包括位于MEA的反应区域之外的外框架354。外框架354可包括限定用于冷却剂和氢气的多个端口的相对侧356和358。框架354的顶部360和底部362可各自限定多个空气端口，其中空气供应端口364在底部362上，并且空气返回端口366在顶部360上。替代地，像阴极板360一样，空气端口可设置在右侧358和左侧356上。阴极板350的端口与阳极板和MEA的端口对准，以产生沿着燃料电池堆的长度延伸的冷却剂集管、氢气集管和空气集管。

空气流场368位于阴极板350的前侧352上，并且被配置为使空气在MEA的阴极侧的反应区域上循环。空气流场368可位于凹陷到板前侧中的凹穴370内。凹穴370可与凹穴364相同或类似。

参考图10和图11，导流件372可设置在凹穴370中，使得形成入口歧管374和出口歧管376。类似于上文，在操作期间，空气在导流件372的前侧378和背侧380上流动。不是具有沟道，而是导流件372包括从前侧378升起并凹陷到背侧380中的多个隆起部382。隆起部382中的每一个产生从前侧378升起的突出部384和凹陷到背侧380中的下陷部386。隆起部382中的每一个还包括顶部388和在前侧378与顶部388之间延伸的多个侧壁390。

导流件372可具有介于0.1mm至0.3mm之间的板厚度(T)，并且隆起部可具有介于0.2mm至2.0mm之间的高度(H)。隆起部382的形状可以是矩形(如图所示)、楔形、圆形、椭圆形、三角形、梯形、箭形、六边形或任何其他多边形形状。隆起部382以一定图案布置以优化流场368的流速和均匀性。本公开设想隆起部382的许多不同图案。例如，隆起部382可以行的形式布置以大致产生从入口歧管374延伸到出口歧管376的线性通道。在所示出的实施例中，隆起部382以成角度行392的形式布置以大致限定成角度通道394。相邻行中的隆起部偏移以增加空气流场368的气流中的湍流。

参考图12，在一些实施例中，开口400可限定在隆起部382中，以便以流体连通的方式连接前侧378和背侧380。开口400的功能非常类似于上述开口226。开口400可以是圆形孔、细长狭槽、狭缝或任何其他类型的开口。开口400可设置在顶部388上，侧壁390上或它们的组合。隆起部382可包括单个开口或多个开口。在一些实施例中，导流件350可包括具有开口的隆起部和不具有开口的其他隆起部。

参考图13，在另一种导流件410中，隆起部可从导流件的前侧和背侧两者突出。例如，导流件410包括从前侧414突出的第一组隆起部412和从背侧突出的第二组隆起部416。隆起部可以行418的形式布置，使得第一组隆起部412和第二组隆起部414沿着行的长度交替。这沿着行的长度产生一系列突出部420和下陷部422。第一组隆起部412和第二组隆起部416的确切布置可改变以针对特定应用优化导流件。

虽然上文描述了示例性实施例，但是这些实施例并不旨在描述由权利要求书涵盖的所有可能形式。在说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语，并且应当理解，在不背离本公开的精神和范围的情况下，可做出各种改变。如前所述，各种实施例的特征可组合以形成可能未明确描述或示出的本发明的其他实施例。虽然各种实施例就一个或多个期望特性而言可能已经被描述为提供优点或优于其他实施例或现有技术实现方式，但是本领域普通技术人员应认识到，可折衷一个或多个特征或特性以实现期望的整体系统属性，这取决于具体应用和实现方式。这些属性可以包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、大小、可维护性、重量、可制造性、易组装性等。这样，就一个或多个特性而言被描述成不如其他实施例或现有技术实施方式理想的实施例不在本公开的范围之外，并且对于特定应用而言可能是理想的。

根据本发明，提供一种用于燃料电池的双极板，其具有：阳极板，所述阳极板在所述阳极板的第一侧上具有氢气流通道，并且在所述阳极板的第二侧上具有冷却剂通道；阴极板，所述阴极板具有抵靠所述阳极板的所述第二侧设置以覆盖所述冷却剂通道的第一侧，并且具有限定被配置为接收空气气流的凹陷式凹穴的第二侧；以及导流件，所述导流件设置在所述凹穴中，使得入口歧管沿着所述导流件的第一边缘形成，并且出口歧管沿着所述导流件的第二边缘形成，其中所述导流件限定从所述入口歧管延伸到所述出口歧管的通道，并且其中多个开口通过所述导流件限定。

根据一个实施例，所述导流件的静止高度大于所述凹穴的深度，使得当所述双极板安装在所述燃料电池上时，所述导流件被压缩。

根据一个实施例，所述通道包括凹形通道和凸形通道，并且其中所述开口连接在所述凹形通道与所述凸形通道之间。

根据一个实施例，所述凹形通道中的每一个包括相对的侧壁和在所述侧壁之间延伸并抵靠所述凹穴的底部设置的平台。

根据一个实施例，所述凹形通道和所述凸形通道中的相邻通道共享侧壁，并且其中所述开口限定在所述侧壁中，使得所述凹形通道和所述凸形通道中的所述相邻通道流体连通。

根据一个实施例，所述凹形通道和所述凸形通道基本上垂直于所述第一边缘和所述第二边缘。

根据一个实施例，所述凹穴的宽度大于所述导流件的宽度以形成所述入口歧管和所述出口歧管。

根据一个实施例，所述阴极板是碳基复合材料，并且所述导流件是金属。

根据本发明，提供一种用于燃料电池的双极板，其具有：阳极侧，所述阳极侧具有氢气通道；阴极侧，所述阴极侧限定凹陷式凹穴；冷却剂通道，所述冷却剂通道设置在所述阳极侧与所述阴极侧之间；至少一个空气端口，所述至少一个空气端口与所述凹穴流体连通；以及导流件，所述导流件设置在所述凹穴中，使得入口歧管沿着所述导流件的第一边缘形成并且出口歧管沿着所述导流件的第二边缘形成，其中所述导流件限定从所述入口歧管延伸到所述出口歧管的通道，并且其中多个开口通过所述导流件限定。

根据一个实施例，所述导流件的静止高度大于所述凹穴的深度，使得当所述双极板安装在所述燃料电池上时，所述导流件被压缩。

根据一个实施例，所述通道包括凹形通道和凸形通道，并且其中所述开口连接在所述凹形通道与所述凸形通道之间。

根据一个实施例，所述凹形通道和所述凸形通道中的相邻通道共享侧壁，并且其中所述开口限定在所述侧壁中，使得所述凹形通道和所述凸形通道中的所述相邻通道流体连通。

根据一个实施例，本发明的进一步特征在于：阳极板，所述阳极板包括所述阳极侧；以及阴极板，所述阴极板包括所述阴极侧，其中所述阳极板和所述阴极板彼此附接。

根据一个实施例，所述阴极板是碳基复合材料，并且其中所述导流件是金属。

根据本发明，提供一种燃料电池，其具有：多个单元电池，所述多个单元电池以堆叠形式设置，每个单元电池包括：膜电极组件(MEA)，所述MEA具有阳极和阴极；双极板，所述双极板具有限定与空气端口流体连通的凹陷式凹穴的阴极侧、阳极侧以及位于所述阴极侧与所述阳极侧之间的冷却剂通道，其中所述双极板抵靠所述MEA设置，使得所述阴极设置在所述凹穴上方；以及导流件，所述导流件设置在所述凹穴中，其中前侧面向所述MEA并且背侧面向所述凹穴的底部，其中所述导流件包括多个隆起部。

根据一个实施例，所述隆起部中的至少一个限定从所述前侧延伸到所述背侧的开口。

根据一个实施例，所述隆起部从所述前侧升起并且凹陷到所述背侧中。

根据一个实施例，所述导流件还包括从所述背侧升起并且凹陷到所述前侧中的多个第二隆起部。

根据一个实施例，所述凹穴包括相对的第一侧壁和第二侧壁，所述相对的第一侧壁和第二侧壁间隔开第一距离，并且其中所述导流件包括相对的第一边缘和第二边缘，所述相对的第一边缘和第二边缘间隔开第二距离，所述第二距离小于所述第一距离以产生限定在所述第一侧壁与所述第一边缘之间的空气入口歧管和限定在所述第二侧壁与所述第二边缘之间的空气出口歧管。

根据一个实施例，所述双极板是碳基复合材料，并且其中所述导流件是金属。

Claims (15)

1.一种用于燃料电池的双极板，其包括：

阳极板，所述阳极板在所述阳极板的第一侧上具有氢气流通道，并且在所述阳极板的第二侧上具有冷却剂通道；

阴极板，所述阴极板具有抵靠所述阳极板的所述第二侧设置以覆盖所述冷却剂通道的第一侧，并且具有限定被配置为接收空气气流的凹陷式凹穴的第二侧；以及

导流件，所述导流件设置在所述凹穴中，使得入口歧管沿着所述导流件的第一边缘形成，并且出口歧管沿着所述导流件的第二边缘形成，其中所述导流件限定从所述入口歧管延伸到所述出口歧管的通道，并且其中多个开口通过所述导流件限定。

2.如权利要求1所述的双极板，其中所述导流件的静止高度大于所述凹穴的深度，使得当所述双极板安装在所述燃料电池上时，所述导流件被压缩。

3.如权利要求1所述的双极板，其中所述通道包括凹形通道和凸形通道，并且其中所述开口连接在所述凹形通道与所述凸形通道之间。

4.如权利要求3所述的双极板，其中所述凹形通道中的每一个包括相对的侧壁和在所述侧壁之间延伸并抵靠所述凹穴的底部设置的平台。

5.如权利要求3所述的双极板，其中所述凹形通道和所述凸形通道中的相邻通道共享侧壁，并且其中所述开口限定在所述侧壁中，使得所述凹形通道和所述凸形通道中的所述相邻通道流体连通。

6.如权利要求3所述的双极板，其中所述凹形通道和所述凸形通道基本上垂直于所述第一边缘和所述第二边缘。

7.如权利要求1所述的双极板，其中所述凹穴的宽度大于所述导流件的宽度以形成所述入口歧管和所述出口歧管。

8.如权利要求1所述的双极板，其中所述阴极板是碳基复合材料，并且所述导流件是金属。

9.一种用于燃料电池的双极板，其包括：

阳极侧，所述阳极侧具有氢气通道；

阴极侧，所述阴极侧限定凹陷式凹穴；

冷却剂通道，所述冷却剂通道设置在所述阳极侧与所述阴极侧之间；

至少一个空气端口，所述至少一个空气端口与所述凹穴流体连通；以及

导流件，所述导流件设置在所述凹穴中，使得入口歧管沿着所述导流件的第一边缘形成并且出口歧管沿着所述导流件的第二边缘形成，其中所述导流件限定从所述入口歧管延伸到所述出口歧管的通道，并且其中多个开口通过所述导流件限定。

10.如权利要求9所述的双极板，其中所述导流件的静止高度大于所述凹穴的深度，使得当所述双极板安装在所述燃料电池上时，所述导流件被压缩。

11.如权利要求9所述的双极板，其中所述通道包括凹形通道和凸形通道，并且其中所述开口连接在所述凹形通道与所述凸形通道之间。

12.如权利要求11所述的双极板，其中所述凹形通道和所述凸形通道中的相邻通道共享侧壁，并且其中所述开口限定在所述侧壁中，使得所述凹形通道和所述凸形通道中的所述相邻通道流体连通。

13.如权利要求9所述的双极板，其还包括：

阳极板，所述阳极板包括所述阳极侧；以及

阴极板，所述阴极板包括所述阴极侧，其中所述阳极板和所述阴极板彼此附接。

14.如权利要求9所述的双极板，其中所述阴极板是碳基复合材料，并且其中所述导流件是金属。

15.一种燃料电池，其包括：

多个单元电池，所述多个单元电池以堆叠形式设置，每个单元电池包括：

膜电极组件(MEA)，所述MEA具有阳极和阴极，

双极板，所述双极板具有限定与空气端口流体连通的凹陷式凹穴的阴极侧、阳极侧以及位于所述阴极侧与所述阳极侧之间的冷却剂通道，其中所述双极板抵靠所述MEA设置，使得所述阴极设置在所述凹穴上方，以及

导流件，所述导流件设置在所述凹穴中，其中前侧面向所述MEA并且背侧面向所述凹穴的底部，其中所述导流件包括多个隆起部。

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