CN114744233A - 一种双极板及燃料电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双极板及燃料电池，属于燃料电池技术领域。本发明的双极板，阳极半高脊的设置使得阳极气体流道的深度在第二方向有深有浅，和/或，阴极半高脊的设置使得阴极气体流道的深度在第二方向有深有浅，进而使流体的流动速度和压力产生波动，使流体在流道内的运动状态表现为紊流，提高了传质能力，有利于提高燃料电池的工作效率；同时，部分阴极板嵌设于对应的阳极让位槽内，和/或，部分阳极板嵌设于对应的阴极让位槽内，进而可使阳极板与阴极板形成部分互嵌结构，相比于现有技术，减小了双极板的厚度，有利于提高燃料电池的体积功率密度。本发明的燃料电池，通过应用上述双极板，提高了燃料电池的有效输出效率。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种双极板及燃料电池。
背景技术
质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC)通过氢气和氧气电化学反应直接将化学能转化为电能，因而具有能量转化率高、对环境友好等特点，被公认为最理想新能源技术之一，目前被广泛应用于便携式设备、交通及固定发电等领域。
质子交换膜燃料电池由多组单电池串联构成，每组单电池核心组件为膜电极组件(MEA)和双极板，膜电极组件(MEA)用于为电化学反应提供工作界面，各个膜电极组件和布置在两侧的双极板(也称作流场板或隔膜板)共同构成单电池单元(unitcell)，双极板在质子交换膜燃料电池中起到分隔燃料气体(氢气)、氧化剂以及为燃料气体和氧化剂提供到达膜电极组件表面的通路的作用，并且还具有收集并传导电流、进行电化学反应热交换、为膜电极组件提供结构支撑等功能。
在燃料电池工作过程中，氢气通过氢气进气总管进入双极板，经由双极板分配进入氢气流场，扩散进入气体扩散层，从而到达阳极催化电极表面，而后氢离子透过质子膜到达阴极催化电极表面，电子则穿过双极板到达相邻单电池阴极；同理氧化剂通过空气进气总管进入双极板，经由双极板分配进入空气流场，从而到达阴极催化电极表面进行电化学反应；反应产物及未参加反应的工作介质通过流场收集排出双极板进一步通过排气总管排出燃料电池。
燃料电池双极板及流场的设计将直接影响燃料电池燃料气体和氧化剂的流体分布以及水、热管理，从而直接影响燃料电池的工作效率以及使用寿命。
相对于阳极氢气发生的氧化反应，阴极一端的反应动力学极为缓慢，氧气的扩散系数较氢气低约一个数量级，且电化学反应产物水主要也从阴极侧排出，如果流场结构设计不合理，会导致气体的扩散即反应物传质能力降低和反应产物难以排出即“水淹”等问题出现。此外，催化层内反应物的耗尽(或生成物的聚积)也会对燃料电池性能产生极为不利的影响，这种情况下，燃料电池性能损耗被称为燃料电池的浓差极化或浓差损耗。
现有技术中，常见的流道设计多为二维平面内的设计，即沿流体流动方向流道横截面面积不发生变化、或水力直径无变化的设计。在此类二维流场板中，气体主要依靠浓度差异的扩散作用由流道中进入扩散层和电极表面，传质性能较差，尤其在高电流密度下，浓差极化现象尤为明显，反应物往往不能及时输送至多孔电极电化学反应表面，造成电池性能急剧衰减；气体扩散层中排到流道中的水滴往往在气体扩散层表面以恒定状态运动，直至吹扫出流道，且在气体扩散层中尤其是脊下所对区域会存在停留的液滴，导致反应气体向多孔电极中扩散的有效面积减小，从而进一步恶化了传质性能。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种双极板，厚度小，传质能力强，有利于提高燃料电池的有效输出效率。
本发明的另一个目的在于提供一种燃料电池，通过应用上述双极板，提高了燃料电池的有效输出效率。
为实现上述目的，提供以下技术方案：
一方面，提供了一种双极板，包括：
阳极板，所述阳极板的一个表面设有多个沿第一方向排列设置的阳极气体流道，另一个表面设有多个沿所述第一方向排列设置的阳极冷却流道；所述阳极气体流道沿第二方向延伸；
阴极板，连接于所述阳极板的所述阳极冷却流道所在侧；所述阴极板背离所述阳极板的表面设有与多个所述阳极气体流道一一对应设置的阴极气体流道，另一个表面设有与多个所述阳极冷却流道一一对应设置的阴极冷却流道；所述阴极气体流道沿第三方向延伸；
所述阳极气体流道内设有多个沿所述第二方向间隔设置的阳极半高脊，所述阳极气体流道的部分底壁向所述阳极气体流道内凸起以形成多个所述阳极半高脊，在所述阳极板的所述阳极冷却流道所在侧形成有与多个所述阳极半高脊一一对应设置的阳极让位槽；部分所述阴极板嵌设于对应的所述阳极让位槽内；和/或，
所述阴极气体流道内设有多个沿所述第三方向间隔设置的阴极半高脊，所述阴极气体流道的部分底壁向所述阴极气体流道内凸起以形成多个所述阴极半高脊，在所述阴极板的所述阴极冷却流道所在侧形成有与多个所述阴极半高脊一一对应设置的阴极让位槽；部分所述阳极板嵌设于对应的所述阴极让位槽内。
作为双极板的可选方案，在所述阳极气体流道中，未设所述阳极半高脊的部分所述阳极气体流道的深度为h11，设有所述阳极半高脊的部分所述阳极气体流道的深度为h12，则0＜h12＜h11；和/或，
在所述阴极气体流道中，未设所述阴极半高脊的部分所述阴极气体流道的深度为h21，设有所述阴极半高脊的部分所述阴极气体流道的深度为h22，则0＜h22＜h21。
作为双极板的可选方案，所述阳极板的板材厚度为m1；所述阴极板的板材厚度为m2；
所述双极板的厚度为h，则h＝h11+m1+m2+h22，或h＝h12+m1+m2+h21，或h＝h12+m1+m2+h22。
作为双极板的可选方案，部分所述阴极板嵌入对应的所述阳极让位槽内的深度等于所述阳极让位槽的深度；和/或，
部分所述阳极板嵌入对应的所述阴极让位槽内的深度等于所述阴极让位槽的深度。
作为双极板的可选方案，所述阳极气体流道在所述第二方向上呈直线形、波浪线形、折线形或几字形结构；
所述阴极气体流道在所述第三方向上呈直线形、波浪线形、折线形或几字形结构。
作为双极板的可选方案，未嵌入所述阳极让位槽的部分所述阴极板与所述阳极板之间设有第一间隙，多个所述阳极冷却流道与多个所述阴极冷却流道之间通过所述第一间隙连通；和/或，
未嵌入所述阴极让位槽的部分所述阳极板与所述阴极板之间设有第二间隙，多个所述阳极冷却流道与多个所述阴极冷却流道之间通过所述第二间隙连通。
作为双极板的可选方案，相邻两个阳极气体流道的所述阳极半高脊在所述第一方向上对应设置；和/或，
相邻两个阴极气体流道的所述阴极半高脊在所述第一方向上对应设置。
作为双极板的可选方案，所述阳极气体流道内设有多个所述阳极半高脊，且所述阴极气体流道内设有多个所述阴极半高脊时，所述阳极气体流道的所述阳极半高脊与对应的所述阴极气体流道的所述阴极半高脊相对或错位设置。
作为双极板的可选方案，所述阳极板为金属板；
所述阴极板为金属板。
另一方面，提供了一种燃料电池，包括如上任一项所述的双极板。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明的双极板，阳极半高脊的设置使得阳极气体流道的深度在第二方向有深有浅，和/或，阴极半高脊的设置使得阴极气体流道的深度在第二方向有深有浅，进而使流体的流动速度和压力产生波动，使流体在流道内的运动状态表现为紊流，提高了传质能力，有利于提高燃料电池的工作效率；同时，部分阴极板嵌设于对应的阳极让位槽内，和/或，部分阳极板嵌设于对应的阴极让位槽内，进而可使阳极板与阴极板形成部分互嵌结构，相比于现有技术，减小了双极板的厚度，有利于提高燃料电池的体积功率密度。
本发明的燃料电池，通过应用上述双极板，提高了燃料电池的有效输出效率。
附图说明
图1为本发明实施例一中双极板的结构示意图一；
图2为图1的A部放大图；
图3为本发明实施例一中双极板的结构示意图二；
图4为图3的B部放大图；
图5为本发明实施例一中双极板嵌合位置的横截面示意图；
图6为本发明实施例一中双极板非嵌合位置的横截面示意图；
图7为本发明实施例一中双极板的纵截面示意图；
图8为本发明实施例二中双极板的结构示意图一；
图9为图8的C部放大图；
图10为本发明实施例二中双极板的结构示意图二。
附图标记：
1、阳极板；11、阳极气体流道；111、阳极半高脊；112、阳极让位槽；12、阳极冷却流道；
2、阴极板；2a、阴极嵌合表面；2b、阴极非嵌合表面；21、阴极气体流道；211、阴极半高脊；212、阴极让位槽；22、阴极冷却流道；
3、总冷却流道。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
实施例一
如图1-7所示，本实施例提供了一种双极板及燃料电池，燃料电池包括双极板，双极板包括阳极板1和阴极板2，阳极板1的一个表面设有多个沿第一方向排列设置的阳极气体流道11，另一个表面设有多个沿第一方向排列设置的阳极冷却流道12；阳极气体流道11沿第二方向延伸；阴极板2连接于阳极板1的阳极冷却流道12所在侧；阴极板2背离阳极板1的表面设有与多个阳极气体流道11一一对应设置的阴极气体流道21，另一个表面设有与多个阳极冷却流道12一一对应设置的阴极冷却流道22；阴极气体流道21沿第三方向延伸。
现有技术中，双极板多为二维设计，即沿流体流动方向流道(包括阳极气体流道11、阴极气体流道21)横截面面积不发生变化、或水力直径无变化的设计，传质性能较差，尤其在高电流密度下，浓差极化现象尤为明显，反应物往往不能及时输送至多孔电极电化学反应表面，造成电池性能急剧衰减；气体扩散层中排到流道中的水滴往往在气体扩散层表面以恒定状态运动，直至吹扫出流道，且在气体扩散层中尤其是脊下所对区域会存在停留的液滴，导致反应气体向多孔电极中扩散的有效面积减小，从而进一步恶化了传质性能。
为了解决上述问题，本实施例中，阴极气体流道21为现有的横截面面积不发生变化、或水力直径无变化的设计，而对阳极气体流道11进行改进，具体为：阳极气体流道11内设有多个沿第二方向间隔设置的阳极半高脊111，阳极气体流道11的部分底壁向阳极气体流道11内凸起以形成多个阳极半高脊111，在阳极板1的阳极冷却流道12所在侧形成有与多个阳极半高脊111一一对应设置的阳极让位槽112；部分阴极板2嵌设于对应的阳极让位槽112内。
阳极半高脊111的设置使得阳极气体流道11的深度在第二方向有深有浅，进而使阳极气体流道11中的阳极气体的流动速度和压力产生波动，使阳极气体的运动状态表现为紊流，提高了双极板的传质能力，有利于提高燃料电池的工作效率；同时，部分阴极板2嵌设于对应的阳极让位槽112内，进而可使阳极板1与阴极板2形成部分互嵌结构，相比于现有技术，减小了双极板的厚度，有利于提高燃料电池的体积功率密度。燃料电池通过应用上述双极板，提高了燃料电池的有效输出效率。
可选地，在阳极气体流道11中，未设阳极半高脊111的部分阳极气体流道11的深度为h11，设有阳极半高脊111的部分阳极气体流道11的深度为h12，则0＜h12＜h11。如此设置，可使阳极半高脊111的设置不会影响阳极气体流道11的主要深度，即在传质能力无下降的前提下，阳极半高脊111还能对阳极气体流道11中的阳极气体的流速和压力起到扰动作用，可进一步提高双极板的传质能力。
本实施例中，部分阴极板2嵌入对应的阳极让位槽112内的深度等于阳极让位槽112的深度。为了便于描述，将阴极气体流道21的深度记为h21，阳极板1的板材厚度为m1；阴极板2的板材厚度为m2；双极板的厚度为h，则h＝h12+m1+m2+h21。需要说明的是，假如阳极气体流道11中未设置阳极半高脊111，则h＝h11+m1+m2+h21。阳极半高脊111的设置，使得部分阴极板2能嵌入对应的阳极让位槽112中，达到减小双极板厚度的目的，可提高燃料电池的体积功率密度。
可选地，阳极气体流道11在第二方向上呈直线形、波浪线形、折线形或几字形结构；阴极气体流道21在第三方向上呈直线形、波浪线形、折线形或几字形结构。需要说明的是，阳极气体流道11的第二方向上的结构与阴极气体流道21在第三方向上的结构不完全相同，比如，本实施例中，阳极气体流道11在第二方向上呈直线形结构，阴极气体流道21在第三方向上呈波浪线形结构；当然，在其他实施例中，还可设置为阳极气体流道11在第二方向上呈波浪线形结构，阴极气体流道21在第三方向上呈波浪线形结构，且阳极气体流道11的波浪线形结构的变化周期与阴极气体流道21的波浪线形结构的变化周期不同，也可使阳极板1与阴极板2形成部分互嵌结构。但是，阳极气体流道11与阴极气体流道21不能同时为直线形结构。
可选地，未嵌入阳极让位槽112的部分阴极板2与阳极板1之间设有第一间隙，多个阳极冷却流道12与多个阴极冷却流道22之间通过第一间隙连通。可以理解的是，如图5-6所示，由于阳极板1与阴极板2为部分互嵌结构，因此阴极板2的阴极冷却流道22所在侧的表面既具有嵌入对应的阳极让位槽112内的阴极嵌合表面2a，还具有阴极非嵌合表面2b，阴极非嵌合表面2b与阳极板1之间形成有上述第一间隙，第一间隙使得多个阳极冷却流道12与多个阴极冷却流道22之间均互相连通以形成一个整体的总冷却流道3，冷却效果好。
可选地，相邻两个阳极气体流道11的阳极半高脊111在第一方向上对应设置，提高了阳极板1的工艺性，便于加工制造。
现有技术中，双极板主要包括石墨双极板、复合双极板及金属双极板，示例性地，本实施例提供的双极板为金属双极板，不仅功率密度高，且具有工艺性好，便于量产化的优点。换言之，阳极板1与阴极板2均为金属板，可选地，金属板采用冲压工艺制成，工艺性好，生产效率高。
实施例二
如图8-10所示，本实施例提供了一种双极板及燃料电池，与实施例一的区别在于，本实施例中，阳极气体流道11为现有的横截面面积不发生变化、或水力直径无变化的设计，而对阴极气体流道21进行改进，具体为：阴极气体流道21内设有多个沿第三方向间隔设置的阴极半高脊211，阴极气体流道21的部分底壁向阴极气体流道21内凸起以形成多个阴极半高脊211，在阴极板2的阴极冷却流道22所在侧形成有与多个阴极半高脊211一一对应设置的阴极让位槽212；部分阳极板1嵌设于对应的阴极让位槽212内。
阴极半高脊211的设置使得阴极气体流道21的深度在第三方向有深有浅，进而使阴极气体流道21中的阴极气体的流动速度和压力产生波动，使阴极气体的运动状态表现为紊流，提高了双极板的传质能力，有利于提高燃料电池的工作效率；同时，部分阴极板2嵌设于对应的阳极让位槽112内，进而可使阳极板1与阴极板2形成部分互嵌结构，相比于现有技术，减小了双极板的厚度，有利于提高燃料电池的体积功率密度。燃料电池通过应用上述双极板，提高了燃料电池的有效输出效率。
可选地，在阴极气体流道21中，未设阴极半高脊211的部分阴极气体流道21的深度为h21，设有阴极半高脊211的部分阴极气体流道21的深度为h22，则0＜h22＜h21。如此设置，可使阴极半高脊211的设置不会影响阴极气体流道21的主要深度，即在传质能力无下降的前提下，阴极半高脊211还能对阴极气体流道21中的阴极气体的流速和压力起到扰动作用，可进一步提高双极板的传质能力。
可选地，部分阳极板1嵌入对应的阴极让位槽212内的深度等于阴极让位槽212的深度。为了便于描述，将阳极板1的板材厚度记为m1；阴极板2的板材厚度为m2；双极板的厚度为h，则h＝h11+m1+m2+h22。需要说明的是，假如阴极气体流道21中未设置阴极半高脊211，则h＝h11+m1+m2+h21。阴极半高脊211的设置，使得部分阳极板1能嵌入对应的阴极让位槽212中，达到减小双极板厚度的目的，可提高燃料电池的体积功率密度。
可选地，未嵌入阴极让位槽212的部分阳极板1与阴极板2之间设有第二间隙，多个阳极冷却流道12与多个阴极冷却流道22之间通过第二间隙连通。可以理解的是，由于阳极板1与阴极板2为部分互嵌结构，因此阳极板1的阳极冷却流道12所在侧的表面既具有嵌入对应的阴极让位槽212内的阳极嵌合表面，还具有阳极非嵌合表面，阳极非嵌合表面与阴极板2之间形成有上述第二间隙，第二间隙使得多个阳极冷却流道12与多个阴极冷却流道22之间均互相连通以形成一个整体的总冷却流道3，冷却效果好。
可选地，相邻两个阴极气体流道21的阴极半高脊211在第一方向上对应设置，提高了阴极板2的工艺性，便于加工制造。
实施例三
本实施例提供了一种双极板及燃料电池，与实施例一的区别在于，本实施例中，同时对阳极气体流道11及阴极气体流道21进行改进，具体为：阳极气体流道11内设有多个沿第二方向间隔设置的阳极半高脊111，阳极气体流道11的部分底壁向阳极气体流道11内凸起以形成多个阳极半高脊111，在阳极板1的阳极冷却流道12所在侧形成有与多个阳极半高脊111一一对应设置的阳极让位槽112；部分阴极板2嵌设于对应的阳极让位槽112内；且阴极气体流道21内设有多个沿第三方向间隔设置的阴极半高脊211，阴极气体流道21的部分底壁向阴极气体流道21内凸起以形成多个阴极半高脊211，在阴极板2的阴极冷却流道22所在侧形成有与多个阴极半高脊211一一对应设置的阴极让位槽212；部分阳极板1嵌设于对应的阴极让位槽212内。
阳极半高脊111的设置使得阳极气体流道11的深度在第二方向有深有浅，进而使阳极气体流道11中的阳极气体的流动速度和压力产生波动，使阳极气体的运动状态表现为紊流，阴极半高脊211的设置使得阴极气体流道21的深度在第三方向有深有浅，进而使阴极气体流道21中的阴极气体的流动速度和压力产生波动，使阴极气体的运动状态表现为紊流，极大地提高了双极板的传质能力，有利于提高燃料电池的工作效率；同时，部分阴极板2嵌设于对应的阳极让位槽112内，部分阴极板2嵌设于对应的阳极让位槽112内，进而可使阳极板1与阴极板2形成部分互嵌结构，相比于现有技术，减小了双极板的厚度，有利于提高燃料电池的体积功率密度。燃料电池通过应用上述双极板，提高了燃料电池的有效输出效率
可选地，在阳极气体流道11中，未设阳极半高脊111的部分阳极气体流道11的深度为h11，设有阳极半高脊111的部分阳极气体流道11的深度为h12，则0＜h12＜h11；如此设置，可使阳极半高脊111的设置不会影响阳极气体流道11的主要深度，即在传质能力无下降的前提下，阳极半高脊111还能对阳极气体流道11中的阳极气体的流速和压力起到扰动作用，可进一步提高双极板的传质能力。同时，在阴极气体流道21中，未设阴极半高脊211的部分阴极气体流道21的深度为h21，设有阴极半高脊211的部分阴极气体流道21的深度为h22，则0＜h22＜h21。如此设置，可使阴极半高脊211的设置不会影响阴极气体流道21的主要深度，即在传质能力无下降的前提下，阴极半高脊211还能对阴极气体流道21中的阴极气体的流速和压力起到扰动作用，可进一步提高双极板的传质能力。
可选地，部分阴极板2嵌入对应的阳极让位槽112内的深度等于阳极让位槽112的深度；同时，部分阳极板1嵌入对应的阴极让位槽212内的深度等于阴极让位槽212的深度。为了便于描述，将阳极板1的板材厚度记为m1；阴极板2的板材厚度为m2；双极板的厚度为h。需要说明的是，假如阳极气体流道11中未设置阳极半高脊111，且阴极气体流道21中未设置阴极半高脊211，则h＝h11+m1+m2+h21。阳极半高脊111及阴极半高脊211的设置，使得部分阴极板2能嵌入对应的阳极让位槽112中，同时，部分阳极板1能嵌入对应的阴极让位槽212中，达到减小双极板厚度的目的，可明显提高燃料电池的体积功率密度。本实施例中，当阳极气体流道11的阳极半高脊111与对应的阴极气体流道21的阴极半高脊211相对设置时，h＝h12+m1+m2+h22，相比于实施例一及实施例二，进一步减小了双极板的厚度，使得双极板形成超薄结构，极大地提高了燃料电池的体积功率密度。当阳极气体流道11的阳极半高脊111与对应的阴极气体流道21的阴极半高脊211错位设置时，h＝h11+m1+m2+h22＝h12+m1+m2+h21，可以理解为，与实施例一和实施例二的双极板厚度h基本无区别，但与实施例一及实施例二相比，可减少阳极板上的阳极半高脊111的个数，并减少阴极板2上阴极半高脊211的个数，从而具有减小阳极气体流道11及阴极气体流道12的压力和阻力的效果。
可选地，未嵌入阳极让位槽112的部分阴极板2与阳极板1之间设有第一间隙，多个阳极冷却流道12与多个阴极冷却流道22之间通过第一间隙连通；同时，未嵌入阴极让位槽212的部分阳极板1与阴极板2之间设有第二间隙，多个阳极冷却流道12与多个阴极冷却流道22之间通过第二间隙连通。可以理解的是，由于阳极板1与阴极板2为部分互嵌结构，因此阴极板2的阴极冷却流道22所在侧的表面既具有嵌入对应的阳极让位槽112内的阴极嵌合表面2a，还具有阴极非嵌合表面2b，阴极非嵌合表面2b与阳极板1之间形成有上述第一间隙，阳极板1的阳极冷却流道12所在侧的表面也既具有嵌入对应的阴极让位槽212内的阳极嵌合表面，还具有阳极非嵌合表面，阳极非嵌合表面与阴极板2之间形成有上述第二间隙，第一间隙与第二间隙使得多个阳极冷却流道12与多个阴极冷却流道22之间均互相连通以形成一个整体的总冷却流道3，冷却效果好。
可选地，相邻两个阳极气体流道11的阳极半高脊111在第一方向上对应设置，提高了阳极板1的工艺性，便于加工制造；同时，相邻两个阴极气体流道21的阴极半高脊211在第一方向上对应设置，提高了阴极板2的工艺性，便于加工制造。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种双极板，包括：
阳极板(1)，所述阳极板(1)的一个表面设有多个沿第一方向排列设置的阳极气体流道(11)，另一个表面设有多个沿所述第一方向排列设置的阳极冷却流道(12)；所述阳极气体流道(11)沿第二方向延伸；
阴极板(2)，连接于所述阳极板(1)的所述阳极冷却流道(12)所在侧；所述阴极板(2)背离所述阳极板(1)的表面设有与多个所述阳极气体流道(11)一一对应设置的阴极气体流道(21)，另一个表面设有与多个所述阳极冷却流道(12)一一对应设置的阴极冷却流道(22)；所述阴极气体流道(21)沿第三方向延伸；
其特征在于，
所述阳极气体流道(11)内设有多个沿所述第二方向间隔设置的阳极半高脊(111)，所述阳极气体流道(11)的部分底壁向所述阳极气体流道(11)内凸起以形成多个所述阳极半高脊(111)，在所述阳极板(1)的所述阳极冷却流道(12)所在侧形成有与多个所述阳极半高脊(111)一一对应设置的阳极让位槽(112)；部分所述阴极板(2)嵌设于对应的所述阳极让位槽(112)内；和/或，
所述阴极气体流道(21)内设有多个沿所述第三方向间隔设置的阴极半高脊(211)，所述阴极气体流道(21)的部分底壁向所述阴极气体流道(21)内凸起以形成多个所述阴极半高脊(211)，在所述阴极板(2)的所述阴极冷却流道(22)所在侧形成有与多个所述阴极半高脊(211)一一对应设置的阴极让位槽(212)；部分所述阳极板(1)嵌设于对应的所述阴极让位槽(212)内。
2.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，在所述阳极气体流道(11)中，未设所述阳极半高脊(111)的部分所述阳极气体流道(11)的深度为h11，设有所述阳极半高脊(111)的部分所述阳极气体流道(11)的深度为h12，则0＜h12＜h11；和/或，
在所述阴极气体流道(21)中，未设所述阴极半高脊(211)的部分所述阴极气体流道(21)的深度为h21，设有所述阴极半高脊(211)的部分所述阴极气体流道(21)的深度为h22，则0＜h22＜h21。
3.根据权利要求2所述的双极板，其特征在于，所述阳极板(1)的板材厚度为m1；所述阴极板(2)的板材厚度为m2；
所述双极板的厚度为h，则h＝h11+m1+m2+h22，或h＝h12+m1+m2+h21，或h＝h12+m1+m2+h22。
4.根据权利要求3所述的双极板，其特征在于，部分所述阴极板(2)嵌入对应的所述阳极让位槽(112)内的深度等于所述阳极让位槽(112)的深度；和/或，
部分所述阳极板(1)嵌入对应的所述阴极让位槽(212)内的深度等于所述阴极让位槽(212)的深度。
5.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述阳极气体流道(11)在所述第二方向上呈直线形、波浪线形、折线形或几字形结构；
所述阴极气体流道(21)在所述第三方向上呈直线形、波浪线形、折线形或几字形结构。
6.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，未嵌入所述阳极让位槽(112)的部分所述阴极板(2)与所述阳极板(1)之间设有第一间隙，多个所述阳极冷却流道(12)与多个所述阴极冷却流道(22)之间通过所述第一间隙连通；和/或，
未嵌入所述阴极让位槽(212)的部分所述阳极板(1)与所述阴极板(2)之间设有第二间隙，多个所述阳极冷却流道(12)与多个所述阴极冷却流道(22)之间通过所述第二间隙连通。
7.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，相邻两个阳极气体流道(11)的所述阳极半高脊(111)在所述第一方向上对应设置；和/或，
相邻两个阴极气体流道(21)的所述阴极半高脊(211)在所述第一方向上对应设置。
8.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述阳极气体流道(11)内设有多个所述阳极半高脊(111)，且所述阴极气体流道(21)内设有多个所述阴极半高脊(211)时，所述阳极气体流道(11)的所述阳极半高脊(111)与对应的所述阴极气体流道(21)的所述阴极半高脊(211)相对或错位设置。
9.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述阳极板(1)为金属板；
所述阴极板(2)为金属板。
10.一种燃料电池，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的双极板。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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