CN115939441A - 双极板以及燃料电池 - Google Patents
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Abstract
本发明属于燃料电池技术领域，公开了一种双极板以及燃料电池，燃料电池包括双极板，双极板包括阳极冲压板、阴极冲压板、两个歧管总成、两个通道总成和密封组件；阳极冲压板包括相背设置的第一气腔和第一流场；阴极冲压板设置于阳极冲压板的一侧，其包括相背设置的第二气腔和第二流场，第一流场和第二流场围合形成冷却腔；阳极冲压板上和阴极冲压板上均设有一个歧管总成和一个通道总成；通道总成一端连通于歧管总成，另一端连通于第一气腔、第二气腔和冷却腔；密封组件密封设置于第一气腔侧、第二气腔侧和冷却腔侧并固连于通道总成，密封组件采用注胶工艺成型。通过上述结构可以保证燃料电池和双极板的密封效果，降低制作成本，提高生产效率。
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以及燃料电池。
背景技术
燃料电池是一种把燃料的化学能直接转换成电能的化学装置，其因为发电效率高，对环境友好，因此具有良好的应用前景。而双极板是燃料电池的重要组成之一，主要用于分隔燃料与氧化剂、均匀导入燃料和氧化剂、收集传导电流、支撑膜电极以及实现燃料电池的散热和排水。常见的双极板由阴极冲压板和阳极冲压板构成，阴极冲压板和阳极冲压板上均设有燃料进出口、氧化剂进出口和冷却介质进出口，为了避免串气或漏气，需要对双极板进行密封。现有技术中采用焊接密封的双极板因激光焊接会产生热应力，导致焊接部位晶体结构改变，致使极板进行表面处理时会不可避免产生缺陷和易产生腐蚀的问题。而采用胶条粘接加工的双极板密封结构和/或通道，虽保证了密封性，但因人为因素、环境因素以及通道形状不规则和不均匀的因素影响，造成流体分配和流体流动障碍，影响电池性能。
现有技术如CN214753855U的早期专利公开了一种双极板，其通过水腔采用焊接密封，气腔采用胶条和胶圈粘贴对极板气室和歧管分别进行密封，提高双极板密封效率的同时还能保证双极板的密封质量。但是，由于气腔采用双密封结构，注胶工艺难以成功，且成品率低，工序复杂，制作成本高。
因此，亟需设计一种双极板以及燃料电池，以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种双极板，能够实现一体化注胶工艺密封结构，保证了密封效果，降低制作成本，提高了生产效率。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
双极板，包括：
阳极冲压板，包括相背设置的第一气腔和第一流场，上述第一气腔用于燃料气体的流动；
阴极冲压板，设置于上述阳极冲压板的一侧，上述阴极冲压板包括相背设置的第二气腔和第二流场，上述第二气腔用于氧化剂的流动，上述第一流场和上述第二流场围合形成冷却腔，上述冷却腔用于冷却介质的流动；
两个歧管总成，分别设置于上述阳极冲压板上和上述阴极冲压板上，上述歧管总成能够分别将燃料气体供给装置和上述第一气腔连通、氧化剂供给装置和上述第二气腔连通、以及冷却介质供给装置和上述冷却腔连通；
两个通道总成，分别冲压设置于上述阳极冲压板上和上述阴极冲压板上，上述通道总成的一端连通于上述歧管总成，另一端连通于上述第一气腔、上述第二气腔和上述冷却腔；以及
密封组件，密封设置于上述第一气腔侧、上述第二气腔侧和上述冷却腔侧，并固连于上述通道总成，上述密封组件用于密封上述第一气腔、上述第二气腔和上述冷却腔，以使上述第一气腔、上述第二气腔和上述冷却腔之间相互隔离，上述密封组件采用注胶工艺成型。
可选地，上述密封组件包括：
第一密封件，设置于上述第一气腔侧，上述第一密封件用于密封上述第一气腔；
第二密封件，设置于上述第二气腔侧，上述第二密封件用于密封上述第二气腔；以及
第三密封件，设置于上述阳极冲压板和上述阴极冲压板之间且位于上述冷却腔侧，上述第二密封件用于密封上述冷却腔。
可选地，上述第三密封件设有两个，两个上述第三密封件均设置于上述阳极冲压板和上述阴极冲压板之间，两个上述第三密封件分别与上述阳极冲压板和上述阴极冲压板连接。
可选地，上述歧管总成包括两个歧管组件，上述阳极冲压板上的两个上述歧管组件分别设置于上述阳极冲压板的两侧，上述阴极冲压板上的两个上述歧管组件分别设置于上述阴极冲压板的两侧，两个上述歧管组件中的一个作为上述燃料气体、上述氧化剂和上述冷却介质的进口，另一个作为上述燃料气体、上述氧化剂和上述冷却介质的出口。
可选地，上述歧管组件包括：
第一气体歧管，连通于上述第一气腔和上述燃料气体供给装置，上述第一气体歧管用于将上述燃料气体供给装置中的上述燃料气体输送至上述第一气腔中；
第二气体歧管，连通于上述第二气腔和上述氧化剂供给装置，上述第二气体歧管用于将上述氧化剂供给装置中的上述氧化剂输送至上述第二气腔中；以及
冷却歧管，连通于上述冷却腔和上述冷却介质供给装置，上述冷却歧管用于将上述冷却介质供给装置中的上述冷却介质输送至上述冷却腔中，上述密封组件能将上述第一气体歧管、上述第二气体歧管和上述冷却歧管之间相互隔离。
可选地，上述通道总成包括两个通道机构，上述通道机构包括：
第一通道组件，连通于上述第一气腔和上述第一气体歧管；
第二通道组件，连通于上述第二气腔和上述第二气体歧管；以及
第三通道组件，连通于上述冷却腔和上述冷却歧管，上述密封组件能将上述第一通道组件、上述第二通道组件和上述第三通道组件之间相互隔离。
可选地，上述第一通道组件包括：
若干个间隔设置的第一凸起，设置于上述阳极冲压板朝向上述冷却腔的一侧，相邻的两个上述第一凸起之间形成第一流道，上述第一流道连通于上述第一气体歧管；上述密封组件上设有若干个第一凸起部，上述第一凸起部与上述第一凸起对应设置，上述第一凸起部卡接于上述第一凸起远离上述冷却腔的一侧；
若干个间隔设置的第二凸起，设置于上述阳极冲压板远离上述冷却腔的一侧且与上述第一凸起并排设置，相邻的两个上述第二凸起之间形成第二流道，上述第二流道连通于上述第一气腔；上述密封组件上设有若干个第二凸起部，上述第二凸起部与上述第二凸起对应设置，上述第二凸起部卡接于上述第二凸起朝向上述冷却腔的一侧；
若干个间隔设置的第三凸起，设置于上述阴极冲压板朝向上述冷却腔的一侧，上述第三凸起与上述第一凸起一一对应设置，上述第三凸起抵接于上述第一凸起，相邻的两个上述第三凸起之间形成第三流道，上述第三流道连通于上述第一气体歧管，上述第一流道和上述第三流道围合成第一流道组件；上述密封组件上设有若干个第三凸起部，上述第三凸起部与上述第三凸起对应设置，上述第三凸起部卡接于上述第三凸起远离上述冷却腔的一侧；以及
第一通孔，设置于上述第一凸起和上述第二凸起之间，上述第一通孔连通于上述第一流道组件和上述第二流道，上述第一气体歧管和上述第一气腔之间通过依次连通的上述第一流道组件、上述第一通孔以及上述第二流道连通。
可选地，上述第二通道组件包括：
若干个间隔设置的第四凸起，设置于上述阴极冲压板朝向上述冷却腔的一侧，相邻的两个上述第四凸起之间形成第四流道，上述第四流道连通于上述第二气体歧管；上述密封组件上设有若干个第四凸起部，上述第四凸起部与上述第四凸起对应设置，上述第四凸起部卡接于上述第四凸起远离上述冷却腔的一侧；
若干个间隔设置的第五凸起，设置于上述阴极冲压板远离上述冷却腔的一侧且与上述第四凸起并排设置，相邻的两个上述第五凸起之间形成第五流道，上述第五流道连通于上述第二气腔；上述密封组件上设有若干个第五凸起部，上述第五凸起部与上述第五凸起对应设置，上述第五凸起部卡接于上述第五凸起朝向上述冷却腔的一侧；
若干个间隔设置的第六凸起，设置于上述阳极冲压板朝向上述冷却腔的一侧，上述第六凸起与上述第四凸起一一对应设置，上述第六凸起抵接于上述第四凸起，相邻的两个上述第六凸起之间形成第六流道，上述第六流道连通于上述第二气体歧管，上述第四流道和上述第六流道围合成第二流道组件；上述密封组件上设有若干个第六凸起部，上述第六凸起部与上述第六凸起对应设置，上述第六凸起部卡接于上述第六凸起远离上述冷却腔的一侧；以及
第二通孔，设置于上述第四凸起和上述第五凸起之间，上述第二通孔连通于上述第二流道组件和上述第五流道，上述第二气体歧管和上述第二气腔之间通过依次连通的上述第二流道组件、上述第二通孔以及上述第五流道连通。
可选地，上述第三通道组件包括：
若干个间隔设置的第七凸起，设置于上述阳极冲压板朝向上述冷却腔的一侧，相邻的两个上述第七凸起之间形成第七流道，上述第七流道连通于上述冷却歧管和上述冷却腔；上述密封组件上设有若干个第七凸起部，上述第七凸起部与上述第七凸起对应设置，上述第七凸起部卡接于上述第七凸起远离上述冷却腔的一侧；
若干个间隔设置的第八凸起，设置于上述阴极冲压板朝向上述冷却腔的一侧，相邻的两个上述第八凸起之间形成第八流道，上述第八流道连通于上述冷却歧管和上述冷却腔，上述第七流道和上述第八流道围合成第三流道组件；上述密封组件上设有若干个第八凸起部，上述第八凸起部与上述第八凸起对应设置，上述第八凸起部卡接于上述第八凸起远离上述冷却腔的一侧；上述冷却歧管通过上述第三流道组件连通于上述冷却腔。
本发明的一个目的在于提供一种燃料电池，包括上述的双极板。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种双极板以及燃料电池，通过将密封组件直接在阳极冲压板和阴极冲压板上注胶成型，方便快捷，且可以实现密封组件与阳极冲压板和阴极冲压板的直接贴合，无需再增加胶来将密封组件与阳极冲压板和阴极冲压板贴合；密封组件局部通过注胶实现与阳极冲压板和阴极冲压板上的通道总成的固定连接，实现了密封组件的固定；再通过燃料电池或燃料电池堆叠组装，组装力将叠装的膜电极和双极板夹紧，使得密封组件可以被压缩至预设的压缩量，可以实现双极板的密封效果，使得第一气腔、第二气腔和冷却腔之间的密封隔离设置，且减少了阳极冲压板和阴极冲压板之间的焊接操作，操作简单，制作成本低，生产效率高。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的双极板的结构示意图；
图2是本发明实施例一提供的双极板的结构爆炸示意图；
图3是本发明实施例一提供的阳极冲压板的结构示意图；
图4是本发明实施例一提供的阳极冲压板的结构爆炸示意图；
图5是本发明实施例一提供的阴极冲压板的结构示意图；
图6是本发明实施例一提供的阴极冲压板的结构爆炸示意图；
图7是图1中A-A的截面的局部结构示意图；
图8是图1中B-B的截面的局部结构示意图；
图9是图1中C-C的截面的局部结构示意图；
图10是本发明实施例二提供的双极板的结构爆炸示意图。
图中：
10、阳极冲压板；11、第一气腔；20、阴极冲压板；30、冷却腔；31、第一流场；32、第二流场；
40、密封组件；41、第一密封件；411、第一凸起部；412、第六凸起部；413、第七凸起部；42、第二密封件；421、第三凸起部；422、第四凸起部；423、第八凸起部；43、第三密封件；431、第二凸起部；432、第五凸起部；
50、歧管组件；51、第一气体歧管；52、第二气体歧管；53、冷却歧管；
60、第一通道组件；61、第一凸起；62、第二凸起；621、第二流道；63、第三凸起；631、第三流道；64、第一通孔；
70、第二通道组件；71、第四凸起；711、第四流道；72、第五凸起；73、第六凸起；74、第二通孔；
80、第三通道组件；81、第七凸起；82、第八凸起；821、第八流道；
200、膜电极。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
实施例一：
目前，燃料电池包括若干个膜电极(Membrane Electrode Assembly，MEA)和双极板，双极板两侧的气腔均与对应的膜电极配合，可以实现燃料电池的化学能转化为电能。但是，针对于目前双极板的密封，由于采用焊接或胶圈粘接形成通道和密封垫的形式，使得双极板容易腐蚀和密封结构不均匀的问题，这会造成流体分配和流体流动障碍的问题。若是采用焊接和注胶共同密封，则由于现行通用双极板通道结构干扰，使得注胶工艺难以实现。
为了解决上述技术问题，本实施例提供了一种双极板，夹紧设置于膜电极200之间，该双极板通过设计冲压通道总成和密封组件40固连，密封组件40全部采用注胶工艺成型，通道、气腔、歧管组件和流场均采用冲压工艺成型，保证了双极板密封效果，提高了密封效率，降低了制作成本，提高了生产效率。本实施例中，图7至图9中的箭头方向分别为燃料气体、氧化剂和冷却介质的流动方向。
具体而言，如图1至图9所示，该双极板包括阳极冲压板10和阴极冲压板20。其中，阳极冲压板10包括相背设置的第一气腔11和第一流场31，第一气腔11用于燃料气体的流动和反应；阴极冲压板20设置于阳极冲压板10的一侧，包括相背设置的第二气腔和第二流场32，第二气腔用于氧化剂的流动和反应，第一流场31和第二流场32围合形成冷却腔30，冷却腔30用于冷却介质的流动和降温。上述第一气腔11、第二气腔和冷却腔30的设置，使得第一气腔11能够冲入燃料气体，第二气腔充入氧化剂，保证了双极板内装载物料，便于燃料电池中化学能转化为电能的化学反应的发生，且冷却腔30的设计可以降低双极板的温度，使得双极板在进行化学反应时所产生的热量能够被冷却腔30冷却，避免发生爆炸等安全性问题。
进一步地，该双极板还包括两个歧管总成和两个通道总成，两个歧管总成分别设置于阳极冲压板10上和阴极冲压板20上，歧管总成能够分别将燃料气体供给装置和第一气腔11连通、氧化剂供给装置和第二气腔连通、以及冷却介质供给装置和冷却腔30连通；使得歧管总成能将燃料气体供给装置的燃料气体提供给第一气腔11，氧化剂供给装置的氧化剂提供给第二气腔，冷却介质供给装置的冷却介质提供给冷却腔30。
并且，两个通道总成分别冲压设置于阳极冲压板10上和阴极冲压板20上，通道总成的一端连通于歧管总成，另一端连通于第一气腔11、第二气腔和冷却腔30；使得两个通道总成分别与阳极冲压板10和阴极冲压板20一体冲压成型，且通道总成可以连通歧管总成和第一气腔11、第二气腔和冷却腔30，进而可以实现对第一气腔11、第二气腔和冷却腔30的物料供给，保证了双极板内两个气腔内的化学反应的发生以及冷却腔30的降温效果。
又进一步地，该双极板还包括密封组件40，密封组件40密封设置于第一气腔11侧、第二气腔侧和冷却腔30侧，并固连于通道总成，密封组件40用于密封第一气腔11、第二气腔和冷却腔30，密封组件40采用注胶工艺成型。密封组件40的设置可以实现对第一气腔11、第二气腔和冷却腔30的密封，密封组件40与通道总成固连，可以实现密封组件40的固定；而密封组件40与通道总成的配合，使得三个区域相互隔离设置，保证了该双极板的密封性，且采用注胶工艺成型，操作简单，成本低。
通过上述结构，本实施例的双极板中的密封组件40可以直接在阳极冲压板10和阴极冲压板20上注胶成型，方便快捷，且可以实现密组件40与阳极冲压板10和阴极冲压板20的直接贴合，无需再增加胶来将密封组件40与阳极冲压板10和阴极冲压板20贴合，降低了成本，简化了制造工艺；且密封组件40局部通过注胶实现与阳极冲压板10和阴极冲压板20上的通道总成的固定连接，实现了密封组件40的固定；再通过燃料电池或燃料电池堆叠组装，组装力将叠装的膜电极200和双极板夹紧，使得密封组件40可以被压缩至预设的压缩量，可以实现双极板的密封效果，使得第一气腔11、第二气腔和冷却腔30之间密封隔离设置，且减少了阳极冲压板10和阴极冲压板20之间的焊接操作，操作简单，制作成本低，生产效率高。
在本实施例中，如图2所示，上述密封组件40包括第一密封件41、第二密封件42和第三密封件43，第一密封件41设置于第一气腔11侧，第一密封件41用于密封第一气腔11；第二密封件42设置于第二气腔侧，第二密封件42用于密封第二气腔；第三密封件43设置于阳极冲压板10和阴极冲压板20之间且位于冷却腔30侧，第二密封件42用于密封冷却腔30。第一密封件41、第二密封件42和第三密封件43的设置，使得双极板上的第一气腔11、第二气腔和冷却腔30均能得到密封，进而可以实现第一气腔11、第二气腔和冷却腔30之间的相互密封隔离。
可选地，如图2所示，第三密封件43设有两个，两个第三密封件43均设置于阳极冲压板10和阴极冲压板20之间，两个第三密封件43分别与阳极冲压板10和阴极冲压板20连接，可针对阳极冲压板10的外形和阴极冲压板20的外形对应注胶成型两个第三密封件43，进而可以更好地实现冷却腔30的密封。
进一步可选地，如图2、图4和图6所示，第一密封件41、第二密封件42和两个第三密封件43分别对应阳极冲压板10的第一气腔11侧、阴极冲压板20的第二气腔侧、阳极冲压板10的第一流场31侧、阴极冲压板20的第二流场32侧的形状设计，即其与通道总成对应设置，且保留了第一气腔11通过通道总成与歧管总成之间的燃料气体进出通道、第二气腔通过通道总成与歧管总成之间的氧化剂的循环进出通道以及冷却腔30通过通道总成与歧管总成之间的冷却介质的循环进出通道，而针对该阳极冲压板10的外周和阴极冲压板20的外周均注胶形成密封结构，实现了其对该双极板的密封。
在本实施例中，如图1至图6所示，上述歧管总成包括两个歧管组件50，阳极冲压板10上的两个歧管组件50分别设置于阳极冲压板10的两侧，阴极冲压板20上的两个歧管组件50分别设置于阴极冲压板20的两侧，两个歧管组件50中的一个作为燃料气体、氧化剂和冷却介质的进口，另一个作为燃料气体、氧化剂和冷却介质的出口，可以实现第一气腔11内燃料气体的流进和流出，第二气腔内氧化剂的流进和流出，冷却腔30内冷却介质的流进和流出，以便于实现第一气腔11、第二气腔和冷却腔30各自的功能。
具体而言，如图2所示，歧管组件50包括第一气体歧管51、第二气体歧管52和冷却歧管53。其中，第一气体歧管51连通于第一气腔11和燃料气体供给装置，第一气体歧管51用于将燃料气体供给装置中的燃料气体输送至第一气腔11中；第二气体歧管52连通于第二气腔和氧化剂供给装置，第二气体歧管52用于将氧化剂供给装置中的氧化剂输送至第二气腔中；冷却歧管53连通于冷却腔30和冷却介质供给装置，冷却歧管53用于将冷却介质供给装置中的冷却介质输送至冷却腔30中，密封组件40能将第一气体歧管51、第二气体歧管52和冷却歧管53之间相互隔离。上述设置可以实现第一气腔11内燃料气体的供给，第二气腔内氧化剂的供给，冷却腔30内冷却介质的供给，进而可以实现歧管组件50对第一气腔11、第二气腔和冷却腔30的保供作用。
在本实施例中，如图1至图6所示，上述通道总成包括两个通道机构，上述通道机构包括第一通道组件60、第二通道组件70和第三通道组件80；其中，第一通道组件60连通于第一气腔11和第一气体歧管51；第二通道组件70连通于第二气腔和第二气体歧管52；第三通道组件80连通于冷却腔30和冷却歧管53，密封组件40能将第一通道组件60、第二通道组件70和第三通道组件80之间相互隔离。上述设置可以实现将第一气体歧管51与第一气腔11连通，第二气体歧管52与第二气腔连通，冷却腔30与冷却歧管53连通，进而可以实现第一气腔11、第二气腔和冷却腔30内对应的物质的循环和反应。
可选地，第一通道组件60、第二通道组件70和第三通道组件80均由若干个间隔设置的凸起形成，相邻的两个凸起之间形成流道，可以实现燃料气体、氧化剂和冷却介质的流通，且凸起的高处可以与其他结构抵接实现密封，使得燃料气体、氧化剂和冷却介质仅能通过流道流通。
并且，由于该阳极冲压板10和阴极冲压板20均为冲压成型，通道总成也为冲压成型，因此，凸起的背面即为凹槽。进一步可选地，第一密封件41、第二密封件42和第三密封件43对应上述凸起设有凸起部，可以填充入凹槽内，可以实现密封组件40分别与阳极冲压板10和阴极冲压板20之间的固定连接。
具体地，如图2、图4、图6和图7所示，第一通道组件60包括若干个间隔设置的第一凸起61、若干个间隔设置的第二凸起62以及若干个间隔设置的第三凸起63，可以实现第一气体歧管51和第一气腔11之间的连通。
其中，如图4和图7所示，若干个间隔设置的第一凸起61设置于阳极冲压板10朝向冷却腔30的一侧，相邻的两个第一凸起61之间形成第一流道，第一流道连通于第一气体歧管51，可以实现燃料气体从第一气体歧管51进入第一流道内。
可选地，如图7所示，密封组件40上设有若干个第一凸起部411，即第一密封件41上设有若干个第一凸起部411，第一凸起部411与第一凸起61对应设置，第一凸起部411卡接于第一凸起61远离冷却腔30的一侧；可以实现密封组件40与第一通道组件60的固定连接，且可更好地实现密封组件40对第一通道组件60的密封。
进一步地，如图4和图7所示，若干个间隔设置的第二凸起62设置于阳极冲压板10远离冷却腔30的一侧且与第一凸起61并排设置，相邻的两个第二凸起62之间形成第二流道621，第二流道621连通于第一气腔11，可以实现燃料气体从第二流道621进入第一气腔11。
可选地，如图4和图7所示，密封组件40上设有若干个第二凸起部431，即第三密封件43上设有若干个第二凸起部431，第二凸起部431与第二凸起62对应设置，第二凸起部431卡接于第二凸起62朝向冷却腔30的一侧；可以实现密封组件40与第一通道组件60的固定连接，且可更好地实现密封组件40对第一通道组件60的密封。
进一步地，如图6和图7所示，若干个间隔设置的第三凸起63设置于阴极冲压板20朝向冷却腔30的一侧，第三凸起63与第一凸起61一一对应设置，第三凸起63抵接于第一凸起61，相邻的两个第三凸起63之间形成第三流道631，第一流道和第三流道631围合成第一流道组件，即第一流道和第三流道631实现了第一通道组件60的密闭性，其仅设有进口和出口，燃料气体仅能从进口进入第一流道组件内，再从出口出去，不会扩散至其他区域。
可选地，如图6和图7所示，密封组件40上设有若干个第三凸起部421，即第二密封件42上设有若干个第三凸起部421，第三凸起部421与第三凸起63对应设置，第三凸起部421卡接于第三凸起63远离冷却腔30的一侧；可以实现密封组件40与第一通道组件60的固定连接，且可更好地实现密封组件40对第一通道组件60的密封。
又进一步地，如图4和图7所示，第一通道组件60还包括第一通孔64，第一通孔64设置于第一凸起61和第二凸起62之间，第一通孔64连通于所述第一流道组件和所述第二流道621，第一气体歧管51和第一气腔11之间通过依次连通的第一流道组件、第一通孔64以及第二流道621连通，使得燃料气体能够依次通过第一气体歧管51、第一流道组件、第一通孔64和第二流道621进入第一气腔11内。
上述第一通道组件60的设置，可以实现对第一气体歧管51和第一气腔11之间的连通，进而实现燃料气体在第一气腔11内的循环，且第一通道组件60仅通过和阳极冲压板10以及阴极冲压板20一体冲压成型即可，无需再进行其它操作，制作简单，成本低。
在本实施例中，如图2、图4、图6和图8所示，上述第二通道组件70包括若干个间隔设置的第四凸起71、若干个间隔设置的第五凸起72和若干个间隔设置的第六凸起73，可以实现第二气体歧管52和第二气腔之间的连通。
其中，如图6和图8所示，若干个间隔设置的第四凸起71设置于阴极冲压板20朝向冷却腔30的一侧，相邻的两个第四凸起71之间形成第四流道711，第四流道711连通于第二气体歧管52，可以实现氧化剂从第二气体歧管52进入第四流道711内。
可选地，如图6和图8所示，密封组件40上设有若干个第四凸起部422，即第二密封件42上设有若干个第四凸起部422，第四凸起部422与第四凸起71对应设置，第四凸起部422卡接于第四凸起71远离冷却腔30的一侧；可以实现密封组件40与第二通道组件70的固定连接，且可更好地实现密封组件40对第二通道组件70的密封。
进一步地，如图6和图8所示，若干个间隔设置的第五凸起72设置于阴极冲压板20远离冷却腔30的一侧且与第四凸起71并排设置，相邻的两个第五凸起72之间形成第五流道，第五流道连通于第二气腔；可以实现氧化剂从第五流道进入第二气腔。
可选地，如图8所示，密封组件40上设有若干个第五凸起部432，即第三密封件43上设有若干个第五凸起部432，第五凸起部432与第五凸起72对应设置，第五凸起部432卡接于第五凸起72朝向冷却腔30的一侧；可以实现密封组件40与第二通道组件70的固定连接，且可更好地实现密封组件40对第二通道组件70的密封。
进一步地，如图4和图8所示，若干个间隔设置的第六凸起73设置于阳极冲压板10朝向冷却腔30的一侧，第六凸起73与第四凸起71一一对应设置，第六凸起73抵接于第四凸起71，相邻的两个第六凸起73之间形成第六流道，第六流道连通于第二气体歧管52，第四流道711和第六流道围合成第二流道组件，即第四流道711和第六流道实现了第二通道组件70的密闭性，其仅设有进口和出口，气体仅能从进口进入第二流道组件内，再从出口出去，不会扩散至其他区域。
可选地，如图8所示，密封组件40上设有若干个第六凸起部412，即第一密封件41上设有若干个第六凸起部412，第六凸起部412与第六凸起73对应设置，第六凸起部412卡接于第六凸起73远离冷却腔30的一侧；可以实现密封组件40与第二通道组件70的固定连接，且可更好地实现密封组件40对第二通道组件70的密封。
又进一步地，如图6和图8所示，第二通道组件70还包括第二通孔74，第二通孔74设置于第四凸起71和第五凸起72之间，第二通孔74连通于第二流道组件和第五流道，第二气体歧管52和第二气腔之间通过依次连通的第二流道组件、第二通孔74以及第五流道连通，使得氧化剂能够依次通过第二气体歧管52、第二流道组件、第二通孔74和第五流道进入第二气腔内。
上述第二通道组件70的设置，可以实现对第二气体歧管52和第二气腔之间的连通，进而实现氧化剂在第二气腔内的循环，且第二通道组件70仅通过和阳极冲压板10以及阴极冲压板20一体冲压成型即可，无需再进行其它操作，制作简单，成本低。
在本实施例中，如图2、图4、图6和图9所示，第三通道组件80包括若干个间隔设置的第七凸起81和若干个间隔设置的第八凸起82，可以实现冷却歧管53与冷却腔30之间的连通。
其中，如图4和图9所示，若干个间隔设置的第七凸起81设置于阳极冲压板10朝向冷却腔30的一侧，相邻的两个第七凸起81之间形成第七流道，第七流道连通于冷却歧管53和冷却腔30；可以实现冷却介质从冷却歧管53进入冷却腔30。
可选地，如图9所示，密封组件40上设有若干个第七凸起部413，即第一密封件41上设有若干个第七凸起部413，第七凸起部413与第七凸起81对应设置，第七凸起部413卡接于第七凸起81远离冷却腔30的一侧；可以实现密封组件40与第三通道组件80的固定连接，且可更好地实现密封组件40对第三通道组件80的密封。
进一步地，如图6和图9所示，若干个间隔设置的第八凸起82设置于阴极冲压板20朝向冷却腔30的一侧，相邻的两个第八凸起82之间形成第八流道821，第八流道821连通于冷却歧管53和冷却腔30，第七流道和第八流道821围合成第三流道组件；冷却歧管53通过第三流道组件连通于冷却腔30。上述结构通过第七流道和第八流道821实现了第三通道组件80的密闭性，其仅设有进口和出口，冷却介质仅能从进口进入第三流道组件内，再从出口出去，不会扩散至其他区域，并且还可以实现冷却歧管53和冷却腔30之间的连通。
可选地，如图6和图9所示，密封组件40上设有若干个第八凸起部423，即第二密封件42上设有若干个第八凸起部423，第八凸起部423与第八凸起82对应设置，第八凸起部423卡接于第八凸起82远离冷却腔30的一侧；可以实现密封组件40与第三通道组件80的固定连接，且可更好地实现密封组件40对第三通道组件80的密封。
上述第三通道组件80的设置，可以实现对冷却歧管53和冷却腔30之间的连通，进而实现冷却介质在冷却腔30内的循环，且第三通道组件80仅通过和阳极冲压板10以及阴极冲压板20一体冲压成型即可，无需再进行其他操作，制作简单，成本低。
本实施例还提供了一种燃料电池，其包括上述的双极板。通过使用上述的双极板，使得该燃料电池密封性良好，且制作过程简单，制作成本低，生产效率高，避免出现双极板焊接处容易腐蚀、通道形状不规则、不均匀、流体分配和流体流动障碍等问题。并且通过该燃料电池或燃料电池内结构的堆叠组装，组装力将叠装的膜电极200和双极板夹紧，使得密封组件40可以被压缩至预设的压缩量，可以实现双极板的良好的密封效果。
实施例二：
本实施例提供了一种双极板以及燃料电池，如图10所示，本实施例与实施例一的区别在于本实施例的第三密封件43设有一个，第三密封件43设置于阳极冲压板10和阴极冲压板20之间，该第三密封件43可在阳极冲压板10上注胶成型，也可在阴极冲压板20上注胶成型，均可实现对冷却腔30的密封效果，且节省了一个密封件，节省了该双极板的制作成本，提高了制作效率。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，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。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.双极板，其特征在于，包括：
阳极冲压板(10)，包括相背设置的第一气腔(11)和第一流场(31)，所述第一气腔(11)用于燃料气体的流动；
阴极冲压板(20)，设置于所述阳极冲压板(10)的一侧，所述阴极冲压板(20)包括相背设置的第二气腔和第二流场(32)，所述第二气腔用于氧化剂的流动，所述第一流场(31)和所述第二流场(32)围合形成冷却腔(30)，所述冷却腔(30)用于冷却介质的流动；
两个歧管总成，分别设置于所述阳极冲压板(10)上和所述阴极冲压板(20)上，所述歧管总成能够分别将燃料气体供给装置和所述第一气腔(11)连通、氧化剂供给装置和所述第二气腔连通、以及冷却介质供给装置和所述冷却腔(30)连通；
两个通道总成，分别冲压设置于所述阳极冲压板(10)上和所述阴极冲压板(20)上，所述通道总成的一端连通于所述歧管总成，另一端连通于所述第一气腔(11)、所述第二气腔和所述冷却腔(30)；以及
密封组件(40)，密封设置于所述第一气腔(11)侧、所述第二气腔侧和所述冷却腔(30)侧，并固连于所述通道总成，所述密封组件(40)用于密封所述第一气腔(11)、所述第二气腔和所述冷却腔(30)，以使所述第一气腔(11)、所述第二气腔和所述冷却腔(30)之间相互隔离，所述密封组件(40)采用注胶工艺成型。
2.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述密封组件(40)包括：
第一密封件(41)，设置于所述第一气腔(11)侧，所述第一密封件(41)用于密封所述第一气腔(11)；
第二密封件(42)，设置于所述第二气腔侧，所述第二密封件(42)用于密封所述第二气腔；以及
第三密封件(43)，设置于所述阳极冲压板(10)和所述阴极冲压板(20)之间且位于所述冷却腔(30)侧，所述第二密封件(42)用于密封所述冷却腔(30)。
3.根据权利要求2所述的双极板，其特征在于，所述第三密封件(43)设有两个，两个所述第三密封件(43)均设置于所述阳极冲压板(10)和所述阴极冲压板(20)之间，两个所述第三密封件(43)分别与所述阳极冲压板(10)和所述阴极冲压板(20)连接。
4.根据权利要求1-3任一项所述的双极板，其特征在于，所述歧管总成包括两个歧管组件(50)，所述阳极冲压板(10)上的两个所述歧管组件(50)分别设置于所述阳极冲压板(10)的两侧，所述阴极冲压板(20)上的两个所述歧管组件(50)分别设置于所述阴极冲压板(20)的两侧，两个所述歧管组件(50)中的一个作为所述燃料气体、所述氧化剂和所述冷却介质的进口，另一个作为所述燃料气体、所述氧化剂和所述冷却介质的出口。
5.根据权利要求4所述的双极板，其特征在于，所述歧管组件(50)包括：
第一气体歧管(51)，连通于所述第一气腔(11)和所述燃料气体供给装置，所述第一气体歧管(51)用于将所述燃料气体供给装置中的所述燃料气体输送至所述第一气腔(11)中；
第二气体歧管(52)，连通于所述第二气腔和所述氧化剂供给装置，所述第二气体歧管(52)用于将所述氧化剂供给装置中的所述氧化剂输送至所述第二气腔中；以及
冷却歧管(53)，连通于所述冷却腔(30)和所述冷却介质供给装置，所述冷却歧管(53)用于将所述冷却介质供给装置中的所述冷却介质输送至所述冷却腔(30)中，所述密封组件(40)能将所述第一气体歧管(51)、所述第二气体歧管(52)和所述冷却歧管(53)之间相互隔离。
6.根据权利要求5所述的双极板，其特征在于，所述通道总成包括两个通道机构，所述通道机构包括：
第一通道组件(60)，连通于所述第一气腔(11)和所述第一气体歧管(51)；
第二通道组件(70)，连通于所述第二气腔和所述第二气体歧管(52)；以及
第三通道组件(80)，连通于所述冷却腔(30)和所述冷却歧管(53)，所述密封组件(40)能将所述第一通道组件(60)、所述第二通道组件(70)和所述第三通道组件(80)之间相互隔离。
7.根据权利要求6所述的双极板，其特征在于，所述第一通道组件(60)包括：
若干个间隔设置的第一凸起(61)，设置于所述阳极冲压板(10)朝向所述冷却腔(30)的一侧，相邻的两个所述第一凸起(61)之间形成第一流道，所述第一流道连通于所述第一气体歧管(51)；所述密封组件(40)上设有若干个第一凸起部(411)，所述第一凸起部(411)与所述第一凸起(61)对应设置，所述第一凸起部(411)卡接于所述第一凸起(61)远离所述冷却腔(30)的一侧；
若干个间隔设置的第二凸起(62)，设置于所述阳极冲压板(10)远离所述冷却腔(30)的一侧且与所述第一凸起(61)并排设置，相邻的两个所述第二凸起(62)之间形成第二流道(621)，所述第二流道(621)连通于所述第一气腔(11)；所述密封组件(40)上设有若干个第二凸起部(431)，所述第二凸起部(431)与所述第二凸起(62)对应设置，所述第二凸起部(431)卡接于所述第二凸起(62)朝向所述冷却腔(30)的一侧；
若干个间隔设置的第三凸起(63)，设置于所述阴极冲压板(20)朝向所述冷却腔(30)的一侧，所述第三凸起(63)与所述第一凸起(61)一一对应设置，所述第三凸起(63)抵接于所述第一凸起(61)，相邻的两个所述第三凸起(63)之间形成第三流道(631)，所述第三流道(631)连通于所述第一气体歧管(51)，所述第一流道和所述第三流道(631)围合成第一流道组件；所述密封组件(40)上设有若干个第三凸起部(421)，所述第三凸起部(421)与所述第三凸起(63)对应设置，所述第三凸起部(421)卡接于所述第三凸起(63)远离所述冷却腔(30)的一侧；以及
第一通孔(64)，设置于所述第一凸起(61)和所述第二凸起(62)之间，所述第一通孔(64)连通于所述第一流道组件和所述第二流道(621)，所述第一气体歧管(51)和所述第一气腔(11)之间通过依次连通的所述第一流道组件、所述第一通孔(64)以及所述第二流道(621)连通。
8.根据权利要求6所述的双极板，其特征在于，所述第二通道组件(70)包括：
若干个间隔设置的第四凸起(71)，设置于所述阴极冲压板(20)朝向所述冷却腔(30)的一侧，相邻的两个所述第四凸起(71)之间形成第四流道(711)，所述第四流道(711)连通于所述第二气体歧管(52)；所述密封组件(40)上设有若干个第四凸起部(422)，所述第四凸起部(422)与所述第四凸起(71)对应设置，所述第四凸起部(422)卡接于所述第四凸起(71)远离所述冷却腔(30)的一侧；
若干个间隔设置的第五凸起(72)，设置于所述阴极冲压板(20)远离所述冷却腔(30)的一侧且与所述第四凸起(71)并排设置，相邻的两个所述第五凸起(72)之间形成第五流道，所述第五流道连通于所述第二气腔；所述密封组件(40)上设有若干个第五凸起部(432)，所述第五凸起部(432)与所述第五凸起(72)对应设置，所述第五凸起部(432)卡接于所述第五凸起(72)朝向所述冷却腔(30)的一侧；
若干个间隔设置的第六凸起(73)，设置于所述阳极冲压板(10)朝向所述冷却腔(30)的一侧，所述第六凸起(73)与所述第四凸起(71)一一对应设置，所述第六凸起(73)抵接于所述第四凸起(71)，相邻的两个所述第六凸起(73)之间形成第六流道，所述第六流道连通于所述第二气体歧管(52)，所述第四流道(711)和所述第六流道围合成第二流道组件；所述密封组件(40)上设有若干个第六凸起部(412)，所述第六凸起部(412)与所述第六凸起(73)对应设置，所述第六凸起部(412)卡接于所述第六凸起(73)远离所述冷却腔(30)的一侧；以及
第二通孔(74)，设置于所述第四凸起(71)和所述第五凸起(72)之间，所述第二通孔(74)连通于所述第二流道组件和所述第五流道，所述第二气体歧管(52)和所述第二气腔之间通过依次连通的所述第二流道组件、所述第二通孔(74)以及所述第五流道连通。
9.根据权利要求6所述的双极板，其特征在于，所述第三通道组件(80)包括：
若干个间隔设置的第七凸起(81)，设置于所述阳极冲压板(10)朝向所述冷却腔(30)的一侧，相邻的两个所述第七凸起(81)之间形成第七流道，所述第七流道连通于所述冷却歧管(53)和所述冷却腔(30)；所述密封组件(40)上设有若干个第七凸起部(413)，所述第七凸起部(413)与所述第七凸起(81)对应设置，所述第七凸起部(413)卡接于所述第七凸起(81)远离所述冷却腔(30)的一侧；
若干个间隔设置的第八凸起(82)，设置于所述阴极冲压板(20)朝向所述冷却腔(30)的一侧，相邻的两个所述第八凸起(82)之间形成第八流道(821)，所述第八流道(821)连通于所述冷却歧管(53)和所述冷却腔(30)，所述第七流道和所述第八流道(821)围合成第三流道组件；所述密封组件(40)上设有若干个第八凸起部(423)，所述第八凸起部(423)与所述第八凸起(82)对应设置，所述第八凸起部(423)卡接于所述第八凸起(82)远离所述冷却腔(30)的一侧；所述冷却歧管(53)通过所述第三流道组件连通于所述冷却腔(30)。
10.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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2022
- 2022-12-29 CN CN202211711263.4A patent/CN115939441B/zh active Active
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