CN116487627A - 极板及燃料电池 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种极板，极板设置有流道结构，流道结构包括流道本体，沿第一方向延伸设置，流道本体在第二方向上的横截面积沿第一方向逐渐增大，第一方向为流体流动的方向，第二方向与第一方向彼此相交；以及两个流道脊，沿第一方向设置于流道本体的两侧，两个流道脊与流道本体共同限定出流道。流道本体的横截面积沿流体流动方向逐渐变大，使得流道的横截面积沿流体流动方向逐渐减小，增加流体的流速，促进流体强制对流运输至膜电极中，提高燃料电池的电化学性能。
Description
技术领域
本申请涉及燃料电池领域，特别是涉及一种极板及燃料电池。
背景技术
燃料电池不受卡诺循环限制，可以将化学能通过电化学反应转化为可用的电能，具有高效、环保的优点，在交通运输、便携式电源以及分布式发电站等领域得到了良好的应用。
燃料电池主要包括极板、膜电极、集流板和端板，其中双极板具有分配反应气体、传导电子、排水、传输冷却液的功能。极板的流道结构设计较为重要，如果极板中流体的均匀性不好，会导致膜电极反应不均匀使得电池中局部位点温度过高，从而降低了燃料电池的寿命。
然而，大多数流道以直流道为主，虽然其加工简单，但是直流道气体传输效率低，影响燃料电池的电化学性能。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种极板以及燃料电池，以改善电池内部气体的传输效率，进而改善燃料电池的电化学性能。
本申请一方面提供了一种极板，极板设置有流道结构，流道结构包括：流道本体，沿第一方向延伸设置，流道本体在第二方向上的横截面积沿第一方向逐渐增大，第一方向为流体流动的方向，第二方向与第一方向彼此相交；以及两个流道脊，沿第一方向设置于流道本体的两侧，两个流道脊与流道本体共同限定出流道。
流道本体的横截面积沿流体流动方向逐渐变大，使得流道的横截面积沿流体流动方向逐渐减小，增加流体的流速，促进流体强制对流运输至膜电极中，提高燃料电池的电化学性能。
在其中一个实施例中，极板包括板体，流道本体和流道脊分别沿第三方向连接于板体，第一方向、第二方向和第三方向彼此垂直。
在其中一个实施例中，流道本体在第三方向上远离板体的端面配置有间隔设置的平台，间隔设置的平台与板体之间沿第三方向的距离沿第一方向逐渐增加。
在其中一个实施例中，每一平台与极板之间沿第三方向的距离沿第一方向逐渐增加。
在其中一个实施例中，相邻两个平台之间沿第三方向的距离相等。
在其中一个实施例中，流道本体在第三方向上远离板体的端面还配置有斜面，相邻两个平台之间通过斜面连接，斜面与板体之间沿第三方向的距离沿第一方向逐渐增加。
在其中一个实施例中，流道脊在第三方向上远离板体的端面设置有第一通道和第二通道，第一通道沿第一方向延伸，第二通道沿第二方向延伸且沿第一方向间隔设置，第一通道与第二通道彼此连通，使得生成水由流道脊排出。
在其中一个实施例中，流道脊包括连通部和凸起，第一通道和第二通道借助连通部相连通，凸起沿第一方向间隔设置于连通部内。
在其中一个实施例中，极板设置有流体进口和流体出口，流体进口借助流道与流体出口相连通。
本申请的另一方面提供了一种燃料电池，燃料电池包括如上述的极板以及设置于极板之间的膜电极。
附图说明
图1为本申请在一些实施例中的极板的示意图，其中气体流动方向平行于极板自身长度方向。
图2为本申请在一些实施例中的极板的示意图，其中气体流动方向平行于极板自身宽度方向。
图3为本申请在一些实施例中的流道结构的轴测图。
图4为本申请在一些实施例中的流道结构的俯视图。
图5为本申请在一些实施例中的流道结构的正视图。
图6为本申请在一些实施例中的流道本体的示意图。
图7为本申请在一些实施例中的燃料电池的极化曲线图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
在本申请的描述中，需要理解的是，若有出现这些术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等，这些术语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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。
此外，若有出现这些术语“第一”、“第二”，这些术语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，若有出现术语“多个”，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，这些术语应做广义理解。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，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现第一特征在第二特征“上”或“下”等类似的描述，其含义可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，若元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。若一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。如若存在，本申请所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
参阅图1和图2，图1和图2示出了本申请在一些实施例中的极板的示意图。极板100包括板体10。板体10用于支撑膜电极，在板体10上设计和加工有流道结构31，极板100通过流道结构31将流体均匀分配至电池的膜电极进行电化学反应。可选地，极板100为金属极板100、石墨极板100或复合材料极板100。在极板100的两侧均设置和加工有流道可形成双极板100。通常地，双极板一般由一个阳极板100和一个阴极板100组成，阳极板100上具有燃料流通通道，如氢气，可以辅助燃料传质到阳极催化剂中，阴极板100上具有氧化剂流通通道，如氧气或空气，可以辅助氧化剂传质到阴极催化剂中，通过燃料和氧化剂在膜电极阴阳极的反应使得燃料电池输出电能。
在一些实施例中，参阅图1，当流体流动方向平行于极板100自身长度方向时，板体10沿极板100自身长度方向的一端设置有流体进口，另一端设置有流体出口。其中流体进口包括氧气进口11、冷却液进口12和氢气进口13，氧气进口11、冷却液进口12和氢气进口13沿极板100自身宽度方向依次设置。流体出口包括氢气出口14、冷却液出口15和氧气出口16，氢气出口14、冷却液出口15和氧气出口16沿极板100自身宽度方向依次设置。为充分利用板体10的流道空间，氧气进口11和氧气出口16分别设置于板体10的其中两个对角，氢气进口13和氢气出口14分别设置于板体10的另外两个对角。本申请中的氧气进口和氧气出口并不限于氧气的进出，可以理解为具有氧化剂作用的流体进出，如空气的进出。
在一些实施例中，参阅图2，为降低流场的压降，改变流体流动的方向，减少其流动距离，使流体流动方向平行于极板100自身宽度方向。当流体流动方向平行于极板100自身宽度方向时，板体10沿极板100自身宽度方向的一端设置有氢气出口14和氧气进口11，另一端设置有氢气进口13和氧气出口16。氧气进口11和氢气出口14沿极板100自身长度方向设置，氢气进口13和氧气出口16沿极板100自身长度方向设置。板体10沿极板100自身长度方向的两端分别设置有冷却液进口12和冷却液进口12。
在一些实施例中，极板100还包括反应部30和流体分配部20。氧气和氢气在反应部30发生电化学反应以产生燃料电池的电能，流体分配部20用于将流体进口的气体分配至反应部30，将反应部30的气体分配至流体出口，保证燃料电池的长期正常使用。具体地，参阅图1，反应部30沿板体10自身长度方向的两端设置有流体分配部20，流体分配部20沿板体10自身长度方向上相背的两端分别设置有流体进口和流体出口。参阅图2，反应部30沿板体10自身长度方向的两端分别设置有冷却液进口12和冷却液出口15，反应部30沿板体10自身宽度方向的两端设置有流体分配部20，在流体分配部20沿板体10自身长度方向上相背的两端的其中一端设置有氢气进口13和氧气进口11，另一端设置有氢气出口14和氧气出口16。
氧气由氧气进口11依次流经极板100的氧气进口11的流体分配部20、反应部30、氧气出口16的流体分配部20再至氧气出口16，氢气由氢气进口13依次流经极板100的氢气进口13的流体分配部20、反应区、氢气出口14的流体分配部20再至氢气出口14。根据极板100的设置，相应设置流体的流动方向。具体地，参阅图1，流体流动方向平行于板体10自身长度方向。参阅图2，流体流动方向平行于板体10自身宽度方向。
参阅图3到图5，图3到图5示出了本申请在一些实施例中的流道结构31的示意图。在一些实施例中，极板100设置有流道结构31，流道结构31配置于极板100的反应部30，以便于流体在反应部30中的流动，使流体能够传输至膜电极发生电化学反应，以产生燃料电池的电能。
在一些实施例中，流道结构31包括流道本体311和流道脊312。流道本体311沿第一方向S1延伸设置，第一方向S1为流体流动的方向，流道本体311在第二方向S2上的横截面积沿第一方向S1逐渐增大。两个流道脊312沿第一方向S1设置于流道本体311的两侧，两个流道脊312与流道本体311共同限定出流道，流道用于提供供流体流动的空间，第二方向S2与第一方向S1彼此相交。流体在流道的流动过程中传输至膜电极，使燃料电池反应电化学反应。与平行直流道相比，本申请的流道本体311的横截面积沿流体流动方向逐渐变大，使得流道的横截面积沿流体流动方向逐渐减小。随着流体的流动，流体的流动压力会降低，通过流道空间的减小，减轻流体的流动压力的降低程度，从而促进气体强制对流运输至膜电极中，提高燃料电池的电化学性能。
结合图1和图2，流道结构31连接于板体10，流道本体311沿第三方向S3连接于板体10，流道脊312沿第三方向S3连接于板体10，第一方向S1、第二方向S2和第三方向S3彼此垂直。通过流道结构31连接于板体10，使得流体进口的流体能够流入流道结构31，流经流道结构31的流体能够传输至膜电极，发生电化学反应，使燃料电池产生电能。在一些实施例中，流道结构31和板体10可以为一体成型，以实现流道结构31与板体10的连接。在其他实施例中，流道结构31也可以通过焊接、胶粘等方式连接于板体10。需要注意的是，板体10也可以通过在板体10上设置相应的流道以形成流道结构31，此时流道结构31与板体10之间为一体设置。
参阅图6，图6示出了本申请在一些实施例中的流道本体311的示意图。在一些实施例中，流道本体311在第三方向S3上远离板体10的端面配置有预设数量的平台3111。平台3111沿第一方向S1间隔设置，并且间隔设置的平台3111与板体10之间沿第三方向S3的距离沿第一方向S1逐渐增加。通过各个平台3111沿第一方向S1的高度增加，实现流道本体311的横截面积沿流体流动方向的增加，随着流体的流动，提高流体的压力和流速，使得更多的流体可以进入膜电极中参与反应，提高燃料电池的电流密度。具体地，流道结构31中高度最低的平台3111设置为第一级平台3111，可选地，流道脊312与极板100之间沿第三方向S3的距离与第一级平台3111与极板100之间沿第三方向S3的距离的差为0.2mm-0.5mm，即流道脊312和第一级平台3111的高度差为0.2mm-0.5mm。
平台3111的设置可以使得气体能够在流道的不同区域均能够充分传输至膜电极，同时避免因流道本体311的横截面积变化过快引起压力不均匀，降低流体的传质效率，影响燃料电池的电化学性能。
在一些实施例中，每一平台3111与板体10之间沿第三方向S3的距离沿第一方向S1逐渐增加，即每一平台3111均为倾斜设置。通过每一平台3111的倾斜设置实现流道本体311的横截面积沿流体流动方向均匀变化，进一步保证流体在电池内部的流速能够发生改变，使流经每一平台3111的流体能够尽可能多的进入膜电极中参与反应。在其他实施例中，每一平台3111也可以设置为平行于板体10。
在一些实施例中，相邻两个平台3111之间沿第三方向S3的距离相等。平台3111的等高设置，使得流道本体311的横截面积沿流体流动方向均匀变化，使得流体在电池内部均匀流动，提高流体的传质效率，避免因膜电极反应不均匀使得电池中局部位点温度过高，从而降低了燃料电池的寿命。可以理解，相邻两个平台3111之间沿第三方向S3的距离也可以根据实际流道所需要的压力进行调整，并不限定于等距设置。可选地，相邻平台3111之间沿第三方向S3的距离为0.01mm-0.1mm，平台3111数量为3-20个。
在一些实施例中，流道本体311在第三方向S3上远离所述板体10的端面还配置有斜面3112，相邻两个平台3111之间通过斜面3112连接。斜面3112的设计简单，便于流道本体311的加工，以实现较长流道的横截面积变化。需要注意的是，只要能实现相邻平台3111之间的连接，并不限定于通过斜面3112进行连接，如相邻平台3111之间通过台阶结构、圆弧结构等进行连接。斜面的角度可以根据实际需求进行设置，在此不被限定。
在一些实施例中，流道本体311可以设置为具有斜面3112和平台3111的框架结构，降低极板100的重量，从而降低电池的生产成本。同时可以通过预设数量的斜面3112和平台3111的拼接，实现流道本体311的横截面积的逐渐增大，以便于较长流道的设置。
在一些实施例中，相邻两个平台3111之间配置有预设数量的斜面3112，斜面3112与板体10之间沿第三方向S3的距离沿第一方向S1逐渐增加。随着流体流动方向，阶梯高度逐渐增加，通过逐渐上升的斜面3112实现流道本体311的横截面积沿流体流动方向逐渐变大。预设数量的斜面3112可以实现不同的平台3111的连接，并可以调整流道本体311的倾斜度，提高流道本体311的通用性。
在一些实施例中，相邻两个斜面3112之间沿第三方向S3的距离相等。斜面3112的等高设置，可以实现流道本体311的横截面积沿流体流动方向均匀变化，使得流体在电池内部均匀流动，提高流体的传质效率，也便于流道本体311的加工设计，降低制造成本，以实现大规模生产。流道本体311沿第二方向S2的尺寸为0.5mm-1mm，相应地，斜面3112沿第二方向S2的尺寸为0.5mm-1mm，即流道宽度为0.5mm-1mm。
需要注意的是，本申请中的流道本体311可以单独设置成型，从而适用于流道的改造。流道本体311可以通过压合、焊接或胶粘等方式设置于不同的极板100上，具有良好的通用性。
再次参阅图3到图5，在一些实施例中，流道脊312设置有第一通道3121和第二通道3122，第一通道3121沿第一方向S1延伸，第二通道3122沿第二方向S2延伸且沿第一方向S1间隔设置，第一通道3121与第二通道3122连通使得生成水排出至流道。第一通道3121和第二通道3122设置于流道脊312在第三方向S3上远离板体10的一端。通过在流道脊312上设置第一通道3121和第二通道3122，有利于生成水的排出至流道，随气体而排出，避免液态水生成过多且不能及时排出，使膜电极产生水淹现象，降低燃料电池的性能。
具体到实施例中，流道脊312包括连通部3123和凸起3124。第一通道3121和第二通道3122连通，在流道脊312上形成连通部3123，凸起3124沿第一方向S1间隔设置于连通部3123内。因第二通道3122沿第一方向S1间隔设置，相应地，凸起3124和流通部均沿第一方向S1间隔设置。相邻凸起3124之间可以为等间距分布，也可以为变间距分布。凸起3124的设置使得第一通道3121内的生成水能够有效绕过凸起3124进入第二通道3122内，从而使生成水排入流道，随气体而流出，避免水淹现象的发生。可选地，第一通道3121和第二通道3122在第三方向S3上的尺寸为0.02mm-0.2mm，流道脊312在第二方向S2上的尺寸为0.5mm-1mm，即流道脊312的宽度为0.5mm-1mm。
进一步，凸起3124设置为圆柱状。优选地，圆柱凸起3124的直径小于流道脊312在第二方向S2上的尺寸，略大于第一通道3121在第一方向S1上的尺寸，使得在流道脊312上形成直道和圆环交替形成的凹槽结构。该设置使得第一通道3121的水有效地经第二通道3122流至流道内，使得气体对于生成水具有良好的吹扫作用。可以理解，凸起3124的形状和尺寸并不被限定，如凸起3124设置为棱柱状、不规则形状等。可选地，圆柱状的凸起3124的直径相同，圆柱状的凸起3124的数量为3-15个。
结合图6，流道脊312上的凸起3124沿第二方向S2平行于流道本体311的斜面3112。该设置使得平台3111区域反应产生的液态水能够有效流入下一个平台3111区域，使生成水随气体流动而有效排出，提高了极板100的排水能力，防止水淹堵塞现象的发生，并且使气体可进入流道脊312相对应的膜电极中，改善电流分布均匀性。
在一些实施例中，在阴极极板100上，氧气由氧气进口11依次流经阴极板100的氧气进口11的流体分配部20、反应部30的流体结构、氧气出口16的流体分配部20再至氧气出口16，氧气的流动方向平行于极板100自身的长度方向。在阳极极板100上，氢气由氢气进口13依次流经阳极板100的氢气进口13的流体分配部20、反应部30的流体结构、氢气出口14的流体分配部20再至氢气出口14，氢气的流动方向平行于极板100自身的长度方向。
在阴极板100的反应部30的流道结构31中，流道脊312与第一级平台3111之间的高度差为0.4mm，相邻平台3111之间由斜面3112连接且相邻平台3111之间的高度差均为0.01mm，平台3111数量为20个。流道本体311在第二方向S2上的尺寸为0.5mm，流道脊312在第二方向S2上的尺寸为0.4mm，流道脊312设置有第一通道3121和第二通道3122，且在第一通道3121和第二通道3122的高度为0.05mm，在第一通道3121和第二通道3122的连通处设置有圆柱状的凸起3124，圆柱状的凸起3124等间距分布，数量为15个。
在阳极板100的反应部30的流道结构31中，流道脊312与第一级平台3111之间的高度差为0.35mm，相邻平台3111之间由斜面3112连接且相邻平台3111之间的高度差均为0.05mm，平台3111数量为5个。流道本体311在第二方向S2上的尺寸为0.5mm，流道脊312在第二方向S2上的尺寸为0.7mm，流道脊312设置有第一通道3121和第二通道3122，且在第一通道3121和第二通道3122的高度为0.1mm，在第一通道3121和第二通道3122的连通处设置有圆柱状的凸起3124，圆柱状的凸起3124等间距分布，数量为5个。
在一些实施例中，在阴极极板100上，氧气由氧气进口11依次流经阴极板100的氧气进口11的流体分配部20、反应部30的流体结构、氧气出口16的流体分配部20再至氧气出口16，氧气的流动方向平行于极板100自身的长度方向。在阳极极板100上，氢气由氢气进口13依次流经阳极板100的氢气进口13的流体分配部20、反应部30的流体结构、氢气出口14的流体分配部20再至氢气出口14，氢气的流动方向平行于极板100自身的长度方向。
在阴极板100的反应部30的流道结构31中，流道脊312与第一级平台3111之间的高度差为0.4mm，相邻平台3111之间由斜面3112连接且相邻平台3111之间的高度差均为0.01mm，平台3111数量为20个。流道本体311在第二方向S2上的尺寸为0.5mm，即流道宽度0.5mm，流道脊312在第二方向S2上的尺寸为0.4mm，即流道脊312宽度0.4mm。流道脊312设置有第一通道3121和第二通道3122，且在第一通道3121和第二通道3122的高度为0.05mm，在第一通道3121和第二通道3122的连通处设置有圆柱状的凸起3124，圆柱状的凸起3124等间距分布，数量为15个。
在阳极板100的反应部30的流道结构31中，流道脊312与第一级平台3111之间的高度差为0.25mm，相邻平台3111之间由斜面3112连接且相邻平台3111之间的高度差均为0.01mm，平台3111数量为5个。流道本体311在第二方向S2上的尺寸为0.4mm，即流道宽度0.4mm，流道脊312在第二方向S2上的尺寸为0.5mm，即流道脊312宽度0.5mm。流道脊312设置有第一通道3121和第二通道3122，且在第一通道3121和第二通道3122的高度为0.02mm，在第一通道3121和第二通道3122的连通处设置有圆柱状的凸起3124，圆柱状的凸起3124等间距分布，数量为5个。
为比较直流道与本申请流道之间的性能差异，为此实施例设置直流道作为对比例。在对比例中阴极直流道高度为0.4mm，流道宽度为0.5mm，流道脊312宽度为0.4mm；阳极直流道高度为0.25mm，流道宽度为0.4mm，脊部宽度为0.5mm。
此实施例与对比例的流道长度相同，燃料电池在恒电流模式运行，温度、气体质量流量、背压、相对湿度等边界条件均相同，通过流体动力学仿真软件模拟计算。参阅图7，图7示出了实施例和对比例的极化曲线图。与直流道相比，本申请的流道可促进气体向膜电极中的传输，燃料电池的电化学性能有明显提高。在电流密度为2A/cm2时，输出电压提升了4％。
在一些实施例中，为降低流体经流道结构31的压降，改变流体流动的方向，使流体流动方向平行与极板100自身宽度方向，以减少流体的流动距离。在阴极极板100上，氧气由氧气进口11依次流经阴极板100的氧气进口11的流体分配部20、反应部30的流体结构、氧气出口16的流体分配部20再至氧气出口16，氧气的流动方向平行于极板100自身的宽度方向。在阳极极板100上，氢气由氢气进口13依次流经阳极板100的氢气进口13的流体分配部20、反应部30的流体结构、氢气出口14的流体分配部20再至氢气出口14，氢气的流动方向平行于极板100自身的宽度方向。
在阴极板100的反应部30的流道结构31中，流道脊312与第一级平台3111之间的高度差为0.3mm，相邻平台3111之间由斜面3112连接且相邻平台3111之间的高度差均为0.02mm，平台3111数量为5个。流道本体311在第二方向S2上的尺寸为0.5mm，即流道宽度0.5mm，流道脊312在第二方向S2上的尺寸为0.5mm，即流道脊312宽度0.5mm。流道脊312设置有第一通道3121和第二通道3122，且在第一通道3121和第二通道3122的高度为0.05mm，在第一通道3121和第二通道3122的连通处设置有圆柱状的凸起3124，圆柱状的凸起3124等间距分布，数量为8个。
在阳极板100的反应部30的流道结构31中，流道脊312与第一级平台3111之间的高度差为0.3mm，相邻平台3111之间由斜面3112连接且相邻平台3111之间的高度差均为0.05mm，平台3111数量为4个。流道本体311在第二方向S2上的尺寸为0.5mm，即流道宽度0.5mm，流道脊312在第二方向S2上的尺寸为0.5mm，即流道脊312宽度0.5mm。流道脊312设置有第一通道3121和第二通道3122，且在第一通道3121和第二通道3122的高度为0.1mm，在第一通道3121和第二通道3122的连通处设置有圆柱状的凸起3124，圆柱状的凸起3124等间距分布，数量为3个。
与二维平行直流道相比，本申请的流道结构31可提高流体流速，使得更多的反应物进入到膜电极中参与反应，提高燃料电池的电流密度。流道脊312具有第一通道3121和第二通道3122，使气体对生成的液态水有良好的吹扫作用，有利于流道脊312上生成水的排出，防止水淹、堵塞现象的发生，且反应气体也可进入到流道脊312对应的膜电极中，改善电流分布均匀性。
作为本申请的同一构思，还提供一种燃料电池，包括极板100以及设置在极板100之间的膜电极，极板100为如上述实施例中的极板100。
本申请实施例中所述的流道本体311的横截面积逐渐增大是指沿着第一方向的一侧到另一侧其整体趋势基本不变的结构，其端面可以是线段，也可以是曲率较大的接近线段的圆弧，流道本体311的整个表面可以是圆滑过渡的，也可以是非圆滑过渡的。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种极板，其特征在于，所述极板设置有流道结构，所述流道结构包括：
流道本体，沿第一方向延伸设置，所述流道本体在第二方向上的横截面积沿所述第一方向逐渐增大，所述第一方向为流体流动的方向，所述第二方向与所述第一方向彼此相交；以及
两个流道脊，沿所述第一方向设置于所述流道本体的两侧，两个所述流道脊与所述流道本体共同限定出流道。
2.根据权利要求1所述的极板，其特征在于，所述极板包括板体，所述流道本体和所述流道脊分别沿第三方向连接于所述板体，所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向彼此垂直。
3.根据权利要求2所述的极板，其特征在于，所述流道本体在所述第三方向上远离所述板体的端面配置有间隔设置的平台，所述间隔设置的平台与所述板体之间沿所述第三方向的距离沿所述第一方向逐渐增加。
4.根据权利要求3所述的极板，其特征在于，每一所述平台与所述极板之间沿所述第三方向的距离沿所述第一方向逐渐增加。
5.根据权利要求3所述的极板，其特征在于，相邻两个所述平台之间沿所述第三方向的距离相等。
6.根据权利要求3-5任一项所述的极板，其特征在于，所述流道本体在第三方向上远离所述板体的端面还配置有斜面，相邻两个所述平台之间通过所述斜面连接，所述斜面与所述板体之间沿所述第三方向的距离沿所述第一方向逐渐增加。
7.根据权利要求2所述的极板，其特征在于，所述流道脊在所述第三方向上远离所述板体的端面设置有第一通道和第二通道，所述第一通道沿第一方向延伸，所述第二通道沿第二方向延伸且沿第一方向间隔设置，所述第一通道与第二通道彼此连通，使得生成水由所述流道脊排出。
8.根据权利要求7所述的极板，其特征在于，所述流道脊包括连通部和凸起，所述第一通道和所述第二通道借助所述连通部相连通，所述凸起沿所述第一方向间隔设置于所述连通部内。
9.根据权利要求1所述的极板，其特征在于，所述极板设置有流体进口和流体出口，所述流体进口借助所述流道与所述流体出口相连通。
10.一种燃料电池，其特征在于，所述燃料电池包括如权利要求1-9任一项所述的极板以及设置于所述极板之间的膜电极。
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|---|---|---|---|
| CN202310629866.8A CN116487627A (zh) | 2023-05-31 | 2023-05-31 | 极板及燃料电池 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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|---|---|
| CN (1) | CN116487627A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117577871A (zh) * | 2024-01-19 | 2024-02-20 | 浙江海盐力源环保科技股份有限公司 | 高性能燃料电池的双极板结构及高性能燃料电池 |
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2023
- 2023-05-31 CN CN202310629866.8A patent/CN116487627A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN117577871A (zh) * | 2024-01-19 | 2024-02-20 | 浙江海盐力源环保科技股份有限公司 | 高性能燃料电池的双极板结构及高性能燃料电池 |
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