CN113206269A - 一种单板三腔式燃料电池双极板及燃料电池堆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单板三腔式燃料电池双极板及燃料电池堆，单板三腔式燃料电池双极板包括双极板单板(3)，所述的双极板单板(3)一侧为阳极侧，另一侧为阴极侧，所述的阳极侧设置多条燃料气体流道(24)，所述的阴极侧设置多条氧化气体流道(29)，所述的双极板单板(3)上在其厚度方向内还设有若干中空的冷却液流道(31)。燃料电池堆包括串联堆叠的双极板和膜电极组件(1)，所述的双极板采用所述的单板三腔式燃料电池双极板。与现有技术相比，本发明可以有效降低多片双极板堆叠的总厚度，减少电堆体积，提升电堆的功率密度，从而适应大功率发电电堆的要求。

Description

一种单板三腔式燃料电池双极板及燃料电池堆

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，尤其是涉及一种单板三腔式燃料电池双极板及燃料电池堆。

背景技术

燃料电池，特别是低温启动、高效运行的质子交换膜燃料电池(PEMFC)以氢气作为燃料，是一种理想的交通领域用新能源载体，是氢能推广应用的重要载体。目前氢能与燃料电池推广遭遇到一些障碍。氢能方面，尽管还存在氢气制取成本高、加注不方便、加氢基础设施数量不足等问题，但随着相关氢能示范项目的不断推进和大型能源企业的加入，相信在不久的将来可以得到长足的发展，这些问题最终都将得以解决。与之相比，燃料电池目前存在的成本较高、可靠性和耐久性不足等问题则必须从技术层面突破。现阶段，行业对具备大的发电功率、高效的能量转化效率的燃料电池堆的设计、开发和加工制造提出了迫切需求。

交通领域应用的燃料电池堆，必须做到低重量、小体积，也即具备超高的功率密度；只有这样，才能与传统的内燃机相媲美，在乘用车、大巴、重卡、工程机械和船舶等领域发挥大的作用。超高的功率密度除了需要高性能的膜电极组件(MEA)外，还需要采用轻而薄的材料，可实现的途径包括采用更薄的气体扩散层、金属箔材制作双极板、以聚合物作为端板等。当然，在此基础上通过巧妙的结构设计以有效降低单电池的总厚度和总质量，同时保持电堆的发电性能和寿命，则更能提升电堆功率密度。也只有这样，燃料电池才能真正在功率密度、单位功率成本等方面具备竞争优势。

在现有技术中，有大量关于石墨、金属制备燃料电池双极板的专利。但在涉及超薄金属板的电堆方面则专利较少。其中，国内外专利大多是关于金属板制备、表面处理、密封技术等方面的。

CN209016193发明了一种金属材料+非金属材料的混合双极板。它由一块冲压成形的阳极半板嵌套于一块预成形的阴极半板构成。其中，阳极半板为金属板，阴板半板为非金属材料。该发明中，阴极半板减薄后极易漏气，可通过金属半板起到阻气的作用，防止阴阳极反应气互窜。两个半板嵌套设计和金属板阻气作用下，该结构起到了减少电堆体积的作用。但该设计较为复杂，且两种非同种的材质之间的结合容易产生界面电阻增大、应力不均影响非金属材料机械强度等问题。

CN201911301960.0提供了一种超薄碳/碳复合材料双极板的制备方法，其以超细碳纤维网胎作为基材，通过热浸和化学气相渗透法工艺，将复合的高残炭浆料注入基材之中，再经对辊粗轧、精轧、印花和修边等步骤，最终获得了低成本超薄高强高电导C/C复合材料双极板。该双极板厚度达0.16mm(无流道)，弯曲强度超过150MPa，体电导达到300S/cm。

CN201910260443.7提供了一种钒电池用超薄双极板及其制备方法。该发明以树脂材料薄膜为基材，将以导电功能材料制成的溶液喷涂至基材的双侧表面，再经热压工艺固化，并制备出流道。制得的双极板的厚度可以达到30-1000μm，纵向电导率大于80S/cm，柔韧性也很好。基材薄膜为15-115μm厚的聚乙烯、聚丙烯或聚苯乙烯材料，这类材料绝缘性高，是一个制约电导率的因素。

CN201710931665.8也是采用跟CN201910260443.7类似的工艺进行超薄双极板的制备。不过基材板采用的是20-400μm厚的金属，如不锈钢箔、金箔、银箔、铜箔和钛箔等。在金属基材上通过丝网印刷工艺涂覆上聚合物基导电胶层，形成超细流道流场。双极板总厚度可降低至400μm，导电涂层的厚度可达100μm，流道脊宽100μm，槽宽50μm。

上述发明的超薄双极板都是从材料角度减少双极板的厚度，都没有离开非金属材料的应用。然而，由于机械强度的需求，通过采用非金属材料的应用达到降低双极板的厚度，将影响其抗振、抗弯性能和气密性，甚至牺牲电导率、导热系数，这是得不偿失的。此外，流场的功能是传输阴阳极反应剂和冷却水，以满足其正常发电尤其是大电流发电时对流体的需求，流体的槽深也不能过浅，这也限制了双极板的进一步减薄。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种单板三腔式燃料电池双极板及燃料电池堆。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种单板三腔式燃料电池双极板，包括双极板单板，所述的双极板单板一侧为阳极侧，另一侧为阴极侧，所述的阳极侧设置多条燃料气体流道，所述的阴极侧设置多条氧化气体流道，所述的双极板单板在其厚度方向内还设有若干中空的冷却液流道。

优选地，所述的燃料气体流道和氧化气体流道并行交替设置。

优选地，所述的冷却液流道位于燃料气体流道和氧化气体流道相互错开的位置，且燃料气体流道、氧化气体流道和冷却液流道三者相互并行。

优选地，所述的燃料气体流道和氧化气体流道中的燃料气体和氧化气体的流向相反，在所述的燃料气体流道气体进出口端对应设有燃料气体进口和燃料气体出口，在所述的氧化气体流道进出口端对应设有氧化气体进口和氧化气体出口。

优选地，所述的燃料气体进口、燃料气体出口、氧化气体进口和氧化气体出口分别设置成多个独立的小口，每条燃料气体流道分别对应配置一个燃料气体进口和燃料气体出口，每条氧化气体流道分别对应配置一个氧化气体进口和氧化气体出口，在双极板单板阳极侧，所述的燃料气体进口、燃料气体出口和燃料气体流道通过阳极密封件密封配合形成燃料气体流场，在双极板单板阴极侧，所述的氧化气体进口、氧化气体出口和氧化气体流道通过阴极密封件密封配合形成燃料气体流场。

优选地，所述的燃料气体进口和氧化气体出口位于双极板单板的一个端部，且所述的燃料气体进口和氧化气体出口与所述的燃料气体流道和氧化气体流道一一对应设置；

所述的燃料气体出口和氧化气体进口位于双极板单板的另一端部，且所述的燃料气体出口和氧化气体进口与所述的燃料气体流道和氧化气体流道一一对应设置。

优选地，所述的双极板单板上设有冷却液进口和冷却液出口，所述的冷却液进口和冷却液出口与所述的冷却液流道联通，所述的冷却液进口、冷却液出口和冷却液流道通过阳极密封件和阴极密封件密封配合形成冷却液流场。

优选地，所述的双极板单板包括金属板。

优选地，所述的燃料气体流道和氧化气体流道包括直线型流道，对应地，所述的冷却液流道包括截面为方形的条状空腔。

一种燃料电池堆，所述的燃料电池堆包括串联堆叠的双极板和膜电极组件，所述的双极板采用所述的一种单板三腔式燃料电池双极板。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)本发明创新地采用了“单板三腔”的结构，将燃料气体和氧化气体流场布置在双极板单板的正反两侧，冷却液流场布置在双极板单板内部，燃料气体、氧化气体和冷却液在各自的流道中流动，互不干涉，该创新性的极板结构不同于由两张带有不同流场的极板焊接而成的传统双极板结构，可以有效降低多片双极板堆叠的总厚度，减少电堆体积，提升电堆的功率密度，从而适应大功率发电电堆的要求。

(2)本发明燃料气体进口、燃料气体出口、氧化气体进口和氧化气体出口分别设置成多个独立的小口，并与燃料气体流道和氧化气体流道一一对应形成并行交替形式，密封件的合理应用能防止进口处燃料气体和氧化气体的互窜，反应气体可以从进口直接流入活性区，减少了传统双极板的分配区面积，使流场布置更加紧凑，在不增加极板面积的同时，确保活性区所需的面积。

(3)本发明冷却液流动的路径由传统结构中阴极和阳极两块极板构成的腔体，转变为双极板单板内部中空的冷却液流道，一方面，冷却液在密闭的流道中流动，降低了冷却液外漏的可能性，另一方面，细密化的冷却液流场布置促使极板正反两面的散热更加均匀快速，避免电堆工作环境过热带来的一系列问题。

(4)本发明“单板三腔”的创新结构将燃料气体流场、氧化气体流场和冷却液流场集成为一板，改变传统双极板由两张带有不同气体流场的极板焊接而成的结构，本发明电堆装配过程中只需将极板进行堆叠，并由密封件防止反应气体互窜，大大简化了装配工序，另外，由于零部件数量减少，本发明的创新结构只需一套工艺流程，有利于节约成本。

(5)本发明燃料气体和氧化气体的流场可以通过比较传统的金属材料浇铸、熔模/失蜡铸造、注铸、蚀刻等工艺加工；冷却液流场位于金属板材料的厚度方向内，加工较难，除了采用熔模/失蜡铸造、注铸、浇铸和粉末冶金等方法加工外，还可以采用注射成型、3D打印等新工艺进行加工。

附图说明

图1为本发明一种单板三腔式燃料电池双极板的阳极侧示意图；

图2为本发明一种单板三腔式燃料电池双极板的阴极侧示意图；

图3为本发明一种单板三腔式燃料电池双极板的局部示意图；

图4为图3中A-A面剖视图；

图5为图4中A1部位的局部放大图；

图6为本发明中阳极密封件的平面示意图；

图7为本发明中阴极密封件的平面示意图；

图8为本发明一种单板三腔式燃料电池双极板和膜电极装配后的剖面图；

图9为本发明采用单板三腔式燃料电池双极板组装的燃料电池堆的爆炸图；

图10为本发明燃料电池堆中燃料气体通过燃料气体总孔的流动示意图；

图11为本发明燃料电池堆中冷却液通过冷却液总孔的流动示意图；

图12为本发明燃料电池堆中氧化气体通过氧化气体总孔的流动示意图。

图中，1为膜电极组件，2为阳极密封件，3为双极板单板，4为阴极密封件，5为前端集流板，6为前端绝缘板，7前端板，8为燃料气体及冷却液入口总接头，9为燃料气体及冷却液出口总接头，10为后端集流板，11为后端绝缘板，12为后端板，13为氧化气体出口接头，14为氧化气体入口接头，15为燃料气体入口接头，16为燃料气体出口接头，17为燃料气体的流动路径，20为冷却液的流动路径，21为氧化气体的流动路径，22为冷却液出口，23为燃料气体出口，24为燃料气体流道，25为燃料气体进口，26为内定位孔，27为冷却液进口，28为氧化气体进口，29为氧化气体流道，30为氧化气体出口，31为冷却液流道，32为MEA支撑框架，33为阳极碳纸，34为质子交换膜，35为阴极碳纸，H1为双极板正反面密封槽底部厚度，H2为阳极密封件厚度，H3为阴极密封件厚度，H4为双极板厚度，HA1为阳极密封件在被压缩前高出极板表面的高度，HA2为燃料气体流道的深度，HC1为阴极密封件在被压缩前高出极板表面的高度，HC2为氧化气体流道的深度，HW1为冷却液流道的高度。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。注意，以下的实施方式的说明只是实质上的例示，本发明并不意在对其适用物或其用途进行限定，且本发明并不限定于以下的实施方式。

实施例

如图1～8所示，一种单板三腔式燃料电池双极板，包括双极板单板3，双极板单板3包括金属板。双极板单板3一侧为阳极侧，另一侧为阴极侧，阳极侧设置多条燃料气体流道24，阴极侧设置多条氧化气体流道29，双极板单板3在其厚度方向内还设有若干中空的冷却液流道31。本实施例中，燃料气体采用氢气，氧化气体采用空气。

燃料气体流道24和氧化气体流道29并行交替设置，冷却液流道31位于燃料气体流道24和氧化气体流道29相互错开的位置，且燃料气体流道24、氧化气体流道29和冷却液流道31三者相互并行。本实施例中，燃料气体流道24和氧化气体流道29包括直线型流道，对应地，冷却液流道31包括截面为方形的条状空腔。需要说明的是：燃料气体流道24和氧化气体流道29也可设置成并行的波浪形等形状，同样，冷却液流道31设置成与之对应形状的波浪状空腔，流道的具体形状可以做适当变换，本发明创新在于“单板三腔”这种设计形式。

燃料气体流道24和氧化气体流道29中的燃料气体和氧化气体的流向相反，在燃料气体流道24气体进出口端对应设有燃料气体进口25和燃料气体出口23，在氧化气体流道29进出口端对应设有氧化气体进口28和氧化气体出口30。燃料气体进口25、燃料气体出口23、氧化气体进口28和氧化气体出口30分别设置成多个独立的小口，每条燃料气体流道24分别对应配置一个燃料气体进口25和燃料气体出口23，每条氧化气体流道29分别对应配置一个氧化气体进口28和氧化气体出口30，在双极板单板3阳极侧，所述的燃料气体进口25、燃料气体出口23和燃料气体流道24通过阳极密封件2密封配合形成燃料气体流场，在双极板单板3阴极侧，所述的氧化气体进口28、氧化气体出口30和氧化气体流道29通过阴极密封件4密封配合形成燃料气体流场。燃料气体进口25和氧化气体出口30位于双极板单板3的一个端部，且燃料气体进口25和氧化气体出口30与燃料气体流道24和氧化气体流道29一一对应设置；燃料气体出口23和氧化气体进口28位于双极板单板3的另一端部，且燃料气体出口23和氧化气体进口28与燃料气体流道24和氧化气体流道29一一对应设置。双极板单板3上设有冷却液进口27和冷却液出口22，冷却液进口27和冷却液出口22与冷却液流道31联通，冷却液进口27、冷却液出口22和冷却液流道31通过阳极密封件2和阴极密封件4密封配合形成冷却液流场。

具体地，结合图1和图2双极板阳极侧和阴极侧的平面结构示意图，从双极板阳极侧平面图可见，燃料气体入口接头15从燃料气体入口接头15进入电堆后，通过由阳极密封件2构成的各燃料气体进口25，流经活性区各燃料气体流道24参与电化学反应，余气通过同样由阳极密封件2构成的各燃料气体出口23流出电堆。该“单板三腔”的金属板具有中空结构，冷却液从冷却液入口接头18进入电堆后，通过每一节单电池上的冷却液进口27，流经金属板内部的冷却液流道31(图中不可见)带走反应产生的热量，冷却液从冷却液出口22流出。从双极板阴极侧平面图可见，氧化气体(空气)从氧化气体入口接头14进入电堆后，通过由阴极密封件4构成的各氧化气体进口28，流经活性区各氧化气体流道29参与电化学反应，余气通过同样由阴极密封件4构成的各氧化气体出口30流出电堆。该“单板三腔”的金属双极板阴阳极流场分布采用空气/氢气逆向流动，有利于降低电堆出口温度，也通过MEA中的质子交换膜的透水作用，使单电池中的湿度分布更加均匀，从而提升质子交换膜燃料电池(PEMFC)的性能。

如图3～5所示，双极板剖面图可以直观地反映出各流道的槽深，以便进一步观察该双极板的结构特征。H1为双极板正反面密封槽底部厚度、H2为阳极密封件厚度、H3为阴极密封件厚度、H4为双极板厚度、HA1为阳极密封件在被压缩前高出极板表面的高度、HA2为燃料气体流道的深度、HC1为阴极密封件在被压缩前高出极板表面的高度、HC2为氧化气体流道的深度、HW1为冷却液流道的高度。不同于常规的设计，本发明的创新之处在于，冷却液流动的路径由传统结构中阴极和阳极两块极板构成的腔体，转变为金属板内部中空的冷却液流道，能有效降低双极板的厚度，使电堆布置更加紧凑，有利于提升电堆的体积功率密度。

如图6为阳极密封件2的平面示意图，图7为阴极密封件4的平面示意图。阳极密封件2和阴极密封件4一般采用高弹体材料制成，包括但不限于如聚丙烯酸酯、共聚物、丁基橡胶、氯丁橡胶、硅树脂、乙丙橡胶(EPDM)、氟硅橡胶、氟橡胶(FKM)等。阳极密封件2和阴极密封件4的主要作用为：(1)防止燃料气体(氢气)和氧化气体(空气)泄露到电堆外；(2)防止各燃料气体(氢气)、氧化气体(空气)和冷却液进出口间相互串漏(内漏)；

图8为两张极板和一张MEA组合后的剖面图，在极板的边缘处，阳极密封件2和阴极密封件4的上沿稍高于双极板单板3。单电池组件堆叠压紧后，密封件材料受压发生形变，会主动填充极板之间的空隙，避免氢气和空气互窜。MEA支撑框架32包裹着质子交换膜34的边缘，并与阳极碳纸33和阴极碳纸35相接触。密封件2和4具有适合的弹性模量以配合MEA与极板间形成良好的接触关系，在确保电堆良好的气密性的同时，也可以降低MEA与极板间的接触电阻。

如图9～12所示，本实施例还一种燃料电池堆，燃料电池堆包括串联堆叠的双极板和膜电极组件1，双极板采用一种单板三腔式燃料电池双极板。具体地：燃料电池堆主要由多节重复的单电池串联而成，单电池结构包括膜电极组件1、阳极密封件2、双极板单板3、阴极密封件4。单电池组件两端分别安装前端集流板5、后端集流板10、前端绝缘板6、后端绝缘板11，以及前端板7、后端板12，所有部件通过螺栓压紧集成为可发电的燃料电池；上述膜电极组件1、阳极密封件2、双极板3和阴极密封件4等部件重复累加至一定的数量，则可以组成大功率发电的电堆。

具体地，如图10所示，燃料气体及冷却液入口总接头8与燃料气体及冷却液出口总接头9布置在电堆的同侧，其中，燃料气体入口接头15与燃料气体出口接头16位于同一条水平线上。由局部放大图可见，燃料气体(氢气)从燃料气体入口接头15进入电堆，并通过双极板上的燃料气体进口流经每节单电池的阳极反应区。发生电化学反应后的余气则从燃料气体出口接头16流出。

如图11所示，冷却液从冷却液入口接头18进入电堆，并通过具有中空结构的金属板冷却液流道，进入单电池活性区域带走反应产生的热量，使电堆反应温度好始终保持在一定的范围内，以保证电堆稳定、高效地工作。吸热后的冷却液则从冷却液出口接头19流出。

如图12所示，氧化气体入口接头14与氧化气体出口接头13位于同一条水平线上。由局部放大图可见，氧化气体(空气)从氧化气体入口接头14进入电堆，并通过双极板上的氧化气体进口流经每节单电池的阴极反应区。发生电化学反应后的余气则从氧化气体出口接头13流出。

本发明装置中各主要部件的作用：

双极板单板3：该“单板三腔”结构的双极板正反两面分别布置燃料气体和氧化气体流场，多个气体进口促使反应气体提前分流，并在平行流道的引导下，均匀分布在活性区内，保证电化学反应的稳定进行。冷却液流道布置在中空金属极板内部，不断带走反应生成的热量，防止电堆过热带来的一系列问题。

膜电极组件1：由质子交换膜与在其两侧涂覆的阳极催化层和阴板催化层构成，形成三合一的发电单元。质子交换膜隔开燃料气体和氧化气体，利用阳极侧的氢氧化反应与阴板侧的氧还原反应，分别作为燃料电池的负极和正极，从而产生电流，对外作电功。

阳极密封件2和阴极密封件4：本发明中，双极板单板3的氢气和空气进出口间隔排布，阳极密封件2和阴极密封件4相互配合，能防止氢气和氧气内漏或外漏的同时，又能将氢气和氧气引入活性区。

工作原理

质子交换膜燃料电池的工作原理：

1、氢气在阳极催化剂的作用下，发生下列反应：

H₂→2H⁺+2e^-

2、氢离子通过电解质到达阴极，电子则通过外电路到达阴极，在阴极催化剂的作用下，与氧气反应生成水，反应式如下：

2H⁺+2e^-+1/2O₂→H₂O

3、综合起来，即氢燃料电池中的总反应为：

2H₂+O₂→H₂O

正是通过该电池反应，电池向外输出电能，只要保证氢气和空气或氧气的供给，该燃料电池即可连续不断产生电能。对于质子交换膜燃料电池，由于不受卡诺循环约束，在标准态下理想的最大转化效率为83％，而实际应用中由于各种条件影响，燃料电池系统的实际效率约在45％～60％。

在本实施例中，双极板单板3中燃料气体流道深度HA2设为0.4mm，为氧化气体流道深度HC2设为0.4mm，冷却液流道深度HW1设为0.3mm，双极板单板总厚度H4为0.5mm，与传统的1.0mm左右的金属板厚度相比，本发明的板厚下降50％。而双极板的堆积厚度通常占到电堆总长度的40～50％；这意味着在同等膜电极组件1的性能条件和测试条件下，除双极板以外的所有部件(包括前后端板、集流板、MEA等)的厚度不变的情况下，燃料电池的体积比功率密度将提升20％～25％。

本发明具有如下优势：

(1)关于电堆厚度：本发明创新地采用了“单板三腔”的结构，将燃料气体和氧化气体流场布置在双极板单板3的正反两侧，冷却液流场布置在双极板单板3内部，燃料气体、氧化气体和冷却液在各自的流道中流动，互不干涉，该创新性的极板结构不同于由两张带有不同流场的极板焊接而成的传统双极板结构，可以有效降低多片双极板堆叠的总厚度，减少电堆体积，提升电堆的功率密度，从而适应大功率发电电堆的要求。

(2)关于反应气进口分布：本发明燃料气体进口25、燃料气体出口23、氧化气体进口28和氧化气体出口30分别设置成多个独立的小口，并与燃料气体流道24和氧化气体流道29一一对应形成并行交替形式，密封件的合理应用能防止进口处燃料气体和氧化气体的互窜，反应气体可以从进口直接流入活性区，减少了传统双极板的分配区面积，使流场布置更加紧凑，在不增加极板面积的同时，确保活性区所需的面积。

(3)关于冷却液流场布置：本发明冷却液流动的路径由传统结构中阴极和阳极两块极板构成的腔体，转变为双极板单板3内部中空的冷却液流道31，一方面，冷却液在密闭的流道中流动，降低了冷却液外漏的可能性，另一方面，细密化的冷却液流场布置促使极板正反两面的散热更加均匀快速，避免电堆工作环境过热带来的一系列问题。

(4)关于组装：本发明“单板三腔”的创新结构将燃料气体流场、氧化气体流场和冷却液流场集成为一板，改变传统双极板由两张带有不同气体流场的极板焊接而成的结构，本发明电堆装配过程中只需将极板进行堆叠，并由密封件防止反应气体互窜，大大简化了装配工序，另外，由于零部件数量减少，本发明的创新结构只需一套工艺流程，有利于节约成本。

(5)关于加工制造工艺：本发明燃料气体和氧化气体的流场可以通过比较传统的金属材料浇铸、熔模/失蜡铸造、注铸、蚀刻等工艺加工；冷却液流场位于金属板材料的厚度方向内，加工较难，除了采用熔模/失蜡铸造、注铸、浇铸和粉末冶金等方法加工外，还可以采用注射成型、3D打印等新工艺进行加工。

上述实施方式仅为例举，不表示对本发明范围的限定。这些实施方式还能以其它各种方式来实施，且能在不脱离本发明技术思想的范围内作各种省略、置换、变更。

Claims (10)

1.一种单板三腔式燃料电池双极板，其特征在于，包括双极板单板(3)，所述的双极板单板(3)一侧为阳极侧，另一侧为阴极侧，所述的阳极侧设置多条燃料气体流道(24)，所述的阴极侧设置多条氧化气体流道(29)，所述的双极板单板(3)在其厚度方向内还设有若干中空的冷却液流道(31)。

2.根据权利要求1所述的一种单板三腔式燃料电池双极板，其特征在于，所述的燃料气体流道(24)和氧化气体流道(29)并行交替设置。

3.根据权利要求2所述的一种单板三腔式燃料电池双极板，其特征在于，所述的冷却液流道(31)位于燃料气体流道(24)和氧化气体流道(29)相互错开的位置，且燃料气体流道(24)、氧化气体流道(29)和冷却液流道(31)三者相互并行。

4.根据权利要求1所述的一种单板三腔式燃料电池双极板，其特征在于，所述的燃料气体流道(24)和氧化气体流道(29)中的燃料气体和氧化气体的流向相反，在所述的燃料气体流道(24)气体进出口端对应设有燃料气体进口(25)和燃料气体出口(23)，在所述的氧化气体流道(29)进出口端对应设有氧化气体进口(28)和氧化气体出口(30)。

5.根据权利要求4所述的一种单板三腔式燃料电池双极板，其特征在于，所述的燃料气体进口(25)、燃料气体出口(23)、氧化气体进口(28)和氧化气体出口(30)分别设置成多个独立的小口，每条燃料气体流道(24)分别对应配置一个燃料气体进口(25)和燃料气体出口(23)，每条氧化气体流道(29)分别对应配置一个氧化气体进口(28)和氧化气体出口(30)，在双极板单板(3)阳极侧，所述的燃料气体进口(25)、燃料气体出口(23)和燃料气体流道(24)通过阳极密封件(2)密封配合形成燃料气体流场，在双极板单板(3)阴极侧，所述的氧化气体进口(28)、氧化气体出口(30)和氧化气体流道(29)通过阴极密封件(4)密封配合形成燃料气体流场。

6.根据权利要求5所述的一种单板三腔式燃料电池双极板，其特征在于，所述的燃料气体进口(25)和氧化气体出口(30)位于双极板单板(3)的一个端部，且所述的燃料气体进口(25)和氧化气体出口(30)与所述的燃料气体流道(24)和氧化气体流道(29)一一对应设置；

所述的燃料气体出口(23)和氧化气体进口(28)位于双极板单板(3)的另一端部，且所述的燃料气体出口(23)和氧化气体进口(28)与所述的燃料气体流道(24)和氧化气体流道(29)一一对应设置。

7.根据权利要求1所述的一种单板三腔式燃料电池双极板，其特征在于，所述的双极板单板(3)上设有冷却液进口(26)和冷却液出口(22)，所述的冷却液进口(26)和冷却液出口(22)与所述的冷却液流道(31)联通，所述的冷却液进口(26)、冷却液出口(22)和冷却液流道(31)通过阳极密封件(2)和阴极密封件(4)密封配合形成冷却液流场。

8.根据权利要求1所述的一种单板三腔式燃料电池双极板，其特征在于，所述的双极板单板(3)包括金属板。

9.根据权利要求3所述的一种单板三腔式燃料电池双极板，其特征在于，所述的燃料气体流道(24)和氧化气体流道(29)包括直线型流道，对应地，所述的冷却液流道(31)包括截面为方形的条状空腔。

10.一种燃料电池堆，所述的燃料电池堆包括串联堆叠的双极板和膜电极组件(1)，其特征在于，所述的双极板采用权利要求1～9任意一项所述的一种单板三腔式燃料电池双极板。

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