CN117374311A - 一种极板、单元电池、电堆及燃料电池系统 - Google Patents

一种极板、单元电池、电堆及燃料电池系统 Download PDF

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CN117374311A CN202311590815.5A CN202311590815A CN117374311A CN 117374311 A CN117374311 A CN 117374311A CN 202311590815 A CN202311590815 A CN 202311590815A CN 117374311 A CN117374311 A CN 117374311A
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刘汝波
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Abstract

本发明涉及燃料电池技术领域，公开一种极板、单元电池、电堆及燃料电池系统，通过设置变径节流结构使气体流经变径节流结构时产生压降，使变径节流结构的出口端附近区域形成负压区，使垂直于第二方向的极板横截面内，相邻两个气体流道内在节流结构的出口端附近区域的压强不同，使相邻气体流道内的高压气体通过气体扩散层流向负压区，通过强制对流缩短燃料电池内气体自由扩散行程，提高燃料电池的极限电流密度。通过设置至少两种变径节流结构且不同种类的变径节流结构所形成的压降不同，使预设流量的气体在通过任一气体流道时，不同气体流道内所流通气体的总流量相等，使活性区内的气体分布更加均匀，提高活性区内不同区域之间的反应一致性。

Description

一种极板、单元电池、电堆及燃料电池系统
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种极板、单元电池、电堆及燃料电池系统。
背景技术
质子交换膜燃料电池包括多组堆叠设置的单元电池串联构成，每组单元电池的核心组件为膜电极和双极板。膜电极包括质子交换膜、分别布置在质子交换膜相对两侧的催化剂层，以及分别布置在每个催化剂层背对质子交换膜一侧的气体扩散层。双极板是质子交换膜燃料电池中起到分隔燃料气体(氢气)、空气(氧化剂)以及为他们提供到达膜电极表面通路的作用，并且还具有收集、传导电流，进行电化学反应热交换，为膜电极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氢气流场，经由氢气流场分配区分配进入氢气主流场，扩散进入气体扩散层，从而到达阳极催化层，而后氢离子透过质子交换膜到达阴极催化层，电子穿过双极板到达相邻单元电池阴极；同理空气通过空气进气总管进入空气流场，经由空气流场分配进入空气主流场，扩散进入气体扩散层，从而到达阴极催化层进行电化学反应；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；冷却液通过冷却液进入总管进入到双极板之间的冷却液腔室，经由冷却液流场分配区分配进入冷却液主流场，通过双极板与电化学反应发生位置进行换热，而后将热量带离燃料电池。
在燃料电池工作过程中，燃料电池的活性区应发生均匀的电化学反应，并且实现温度的均匀分布，不均匀的水、热、电状态会造成燃料电池水淹、反极等极端工作状态，甚至会使燃料电池失效，寿命急剧降低。
双极板流道的结构设计是影响活性区内电化学反应均匀性的至关重要因素，随着对电堆性能要求的不断提高，对双极板流道的结构也提出了更高的要求。
现有的双极板流道结构，受气体扩散行程的影响，燃料电池的极限电流密度不高，在较大的电流密度条件下极易发生严重的传质极化现象，从而影响燃料电池的性能。为此，现有技术提出使气体在相邻两气体流道间脊下气体扩散层对流传输的原理，即通过设计变径结构实现垂直于双极板长度方向的横截面内，相邻两个气体流道内的压强不同，以使相邻两个气体流道内的气体能够通过气体扩散层进行流动，而且限定了不同气体流道内的气体通过气体扩散层进行气体扩散时的流动方向。但目前采用这一对流传输原理的双极板，不同气体流道内的气体通量不同，从而导致活性区内不同区域之间的反应一致性较差。
发明内容
本发明的目的在于提出一种极板、单元电池、电堆及燃料电池系统，能够使活性区内的气体分布更加均匀，提高活性区内不同区域之间的反应一致性。
为达此目的，第一方面，本发明采用以下技术方案：
一种极板，所述极板厚度方向的相对两侧面分别为第一侧面和第二侧面，所述第一侧面凸设有沿第一方向间隔布置的多个主脊，相邻两个所述主脊之间形成一个用于输送反应气体的气体流道；
每个所述气体流道内均设有沿第二方向间隔布置的多个变径节流结构，使所述气体流道被分为沿所述第二方向交替分布的等径流道和变径流道，所述等径流道的横截面面积大于所述变径流道的横截面面积；相邻两个所述气体流道内的所述变径节流结构沿所述第二方向交错布置；所述等径流道的横截面、所述变径流道的横截面均垂直于所述第二方向，所述第一方向、所述第二方向和所述极板的厚度方向两两垂直；
所述变径节流结构具有至少两种，不同种类的所述变径节流结构所形成的压降不同；预设流量的气体在通过任一所述气体流道时，不同所述气体流道内所流通气体的总流量相等。
作为上述极板的一种可选技术方案，不同种类的所述变径节流结构的所述变径流道沿所述第二方向的长度不同，和/或，不同种类的所述变径节流结构的所述变径流道的横截面面积不同。
作为上述极板的一种可选技术方案，相邻的两个所述气体流道分别为第一气体流道和第二气体流道，位于所述第一气体流道内的所述变径节流结构为第一变径节流结构，位于所述第二气体流道内的所述变径节流结构为第二变径节流结构；
相邻两个所述第一变径节流结构之间有一个所述第二变径节流结构，相邻两个所述第二变径节流结构之间有一个所述第一变径节流结构。
作为上述极板的一种可选技术方案，沿所述第二方向，相邻两个所述第一变径节流结构之间的间距为L1，且相邻两个所述第二变径节流结构之间的间距为L2，且相邻的所述第一变径节流结构和所述第二变径节流结构之间的间距为L3，L1＝L2＝2L3。
作为上述极板的一种可选技术方案，所述第一气体流道和所述第二气体流道沿第一方向呈阵列布置形成所述极板的二次流场。
作为上述极板的一种可选技术方案，所述变径节流结构具有两种且分别为变径节流部一和变径节流部二，相邻两个所述气体流道的其中一个内设置有N个所述变径节流结构且均为所述变径节流部一；
相邻两个所述气体流道的另一个内设置有N+1个所述变径节流结构，且N+1个所述变径节流结构包括两个所述变径节流部二，及位于两个所述变径节流部二之间的N-1个所述变径节流部一，同一种气体通过所述变径节流部二所引起的压降小于通过所述变径节流部一的压降。
作为上述极板的一种可选技术方案，同一种所述气体通过所述变径节流部一的压降为2a，且通过所述变径节流部二的压降为a。
作为上述极板的一种可选技术方案，所述极板包括活性区和分别位于所述活性区两端的两个分配区，所述气体流道位于所述活性区，所述分配区内设置有多个分配脊，相邻两个所述分配脊之间形成一个用于分配反应气体的分配流道，所述气体流道的两端分别与两个所述分配区的所述分配流道连通，所述分配流道用于使进入每个所述气体流道内的所述气体流量相等。
为了实现上述目的，第二方面，本发明还提供了一种单元电池，包括两个上述任一方案所述的极板，及设于两个极板之间的膜电极。
为了实现上述目的，第三方面，本发明还提供了一种电堆，包括多个上述的单元电池，多个所述单元电池堆叠设置。
为了实现上述目的，第四方面，本发明还提供了一种燃料电池系统，包括上述的电堆。
本发明有益效果：本发明提供的极板、单元电池、电堆及燃料电池系统，通过设置变径节流结构使气体流经变径节流结构时产生压降，使变径节流结构的出口端附近区域形成负压区，使在垂直于第二方向的极板横截面内，相邻两个气体流道内在节流结构的出口端附近区域的压强不同，从而使相邻气体流道内的高压气体通过气体扩散层流向负压区，通过强制对流的方式缩短了燃料电池内气体自由扩散行程，提高了燃料电池的极限电流密度。通过设置至少两种变径节流结构且不同种类的变径节流结构所形成的压降不同，实现预设流量的气体在通过任一气体流道时，不同气体流道内所流通气体的总流量相等，使活性区内的气体分布更加均匀，提高活性区内不同区域之间的反应一致性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的极板的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的极板的局部结构示意图一；
图3是本发明实施例提供的极板的局部结构示意图二；
图4是本发明提供的第一种变径节流结构的剖视图；
图5是本发明提供的第二种变径节流结构的剖视图；
图6是本发明实施例提供的相邻两个气体流道的二次流场的压降示意图；
图7是本发明实施例提供的相邻两个气体流道的二次流场的气体流量示意图；
图8是图3中A-A向剖视图；
图9是图3中B-B向剖视图；
图10是图3中C-C向剖视图；
图11是图3中D-D向剖视图；
图12是气体在与本发明实施例提供的极板配合的气体扩散层内流动的示意图。
图中：
3、等径流道；4、变径流道；5、变径节流部一；51、上游变径节流部一；52、下游变径节流部一；53、中部变径节流部一；6、变径节流部二；61、上游变径节流部二；62、下游变径节流部二；
10、第一气体流道； 20、第二气体流道；
100、活性区； 200、分配区； 300、歧口区；
1000、极板；2000、气体扩散层。
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。
如图1至图12所示，本发明的实施例提供了一种极板及单元电池，该单元电池包括两个极板1000，及位于两个极板1000之间的膜电极，膜电极包括质子交换膜，分别位于质子交换膜相对两侧的两个催化剂层，及位于每个催化剂层背对质子交换膜一侧的气体扩散层2000，两个气体扩散层2000分别与两个极板1000相邻设置。
本发明的实施例还提供了一种电堆，包括多个上述单元电池，多个单元电池堆叠设置。每个极板1000厚度方向的相对两侧面分别为第一侧面和第二侧面，每个极板1000和对应的膜电极之间形成一个气体流场，相邻两个单元电池的第一侧面之间形成冷却流场。两个极板1000分别记为阳极板和阴极板，具体地，阳极板和对应的膜电极之间的气体流场为阳极气体流场，阴极板与对应的膜电极之间的气体流场为阴极流场。
如图1所示，极板1000具有活性区100、两个分配区200和两个歧口区300，两个歧口区300分别位于极板1000长度方向的两端，活性区100位于极板1000长度方向的中部，活性区100和每个歧口区300之间均设置一个分配区200。气体流场包括位于活性区100的气体主流场，及位于分配区200的气体分配流场，冷却液流场包括位于活性区100的冷却液主流场和位于分配区200的冷却液分配流场，歧口区300设有气体进口、气体出口、冷却液进口及冷却液出口。
反应气体通过气体进口进入气体分配流场，经由气体分配流场进行流量分配后进入气体主流场，反应产物及未参加反应的工作介质经气体流场收集并通过气体出口排出；冷却液通过冷却液进口进入冷却液分配流场，经由冷却液分配流场分配后进入冷却液主流场，而后通过冷却液出口排出，将热量带离燃料电池。
第一侧面凸设有沿第一方向间隔布置的多个主脊，相邻两个主脊之间形成一个用于输送反应气体的气体流道，多个气体流道形成上述的气体主流场。需要说明的是，第一方向为极板1000的宽度方向，即为图1中所示的W方向。主脊及气体流道可以采用冲压的方式形成，也可以采用蚀刻、模具成型等方式形成，在此不做限定。
第一表面还凸设有多个位于分配区200的分配脊，相邻两个分配脊之间形成一个用于分配反应气体的分配流道，气体流道的两端分别与两个分配区200的分配流道连通，分配流道用于使进入每个气体流道内的气体流量相等；多个分配流道形成上述的气体分配流场。需要说明的是，分配流道如何使进入每个气体流道内的气体流量相等为本领域的现有技术，分配脊的横截面可以为圆形、椭圆形、矩形平行四边形或梯形，当然也可以为其他形状，比如花朵形等，在此不做限定；分配脊的横截面为平行于第一表面的截面。分配脊和分配流道可以采用冲压的方式形成，也可以采用蚀刻、模具成型等方式形成，在此不做限定。
如图2和图3所示，每个气体流道内均设有沿第二方向间隔布置的多个变径节流结构，使气体流道被分为沿第二方向交替分布的等径流道3和变径流道4，等径流道3的横截面面积大于变径流道4的横截面面积；相邻两个气体流道内的变径节流结构沿第二方向交错布置。等径流道3的横截面、变径流道4的横截面均垂直于第二方向，第一方向、第二方向和极板1000的厚度方向两两垂直。第二方向为极板1000的长度方向，即为图1中所示的L方向。
需要说明的是，等径流道3沿第二方向等径流道3的横截面面积始终不变，不同气体流道的等径流道3的横截面面积相同。在图4所示的实施例中，等径流道3相对两侧壁在第一方向上的间距为D1，变径流道4相对两侧壁在第一方向上的间距为D2，沿气体流道内的气体流动方向，D2不变，且D1＞D2。在图5所示的实施例中，沿气体流道内的气体流动方向，间距D2逐渐减小且D1＞D2。在另一些实施例中，还可以通过改变局部气体流道的槽深形成上述变径流道4。需要说明的是，通过变径节流结构形成变径流道4的方式不仅限于上述方式，只需通过设置变径节流结构使气体流经该变径流道4时能够形成压降即可。
示例性地，等径流道3的横截面面积为S1，变径流道4的横截面面积为S2，S1与S2的比值范围为0.3-0.8。需要说明的是，S1与S2的比值可以选取0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8中的任一值。
如图6至图7所示，为了便于描述，将相邻的两个气体流道分别记为第一气体流道10和第二气体流道20，位于第一气体流道10内的变径节流结构为第一变径节流结构，位于第二气体流道20内的变径节流结构为第二变径节流结构；相邻两个第一变径节流结构之间有一个第二变径节流结构，相邻两个第二变径节流结构之间有一个第一变径节流结构。如此设置，实现相邻两个气体流道内的变径节流结构沿第二方向交错布置，即相邻两个气体流道内的所有变径节流结构中，第一变径节流结构和第二变径节流结构沿第二方向交替布置。
通过设置变径节流结构使气体流经变径节流结构时产生压降，使变径节流结构的出口端附近区域形成负压区，使在垂直于第二方向的单极板1000横截面内，相邻两个气体流道内在变径节流结构的出口端附近区域的压强不同，从而使相邻气体流道内的高压气体通过气体扩散层2000流向负压区，通过强制对流的方式缩短了燃料电池内气体自由扩散行程，提高了燃料电池的极限电流密度。
示例性地，沿第二方向，相邻两个第一变径节流结构之间的间距为L1，且相邻两个第二变径节流结构之间的间距为L2，且相邻的第一变径节流结构和第二变径节流结构之间的间距为L3，L1＝L2＝2L3。需要说明的是，L1、L2和L3的关系不仅限于上述关系，在满足相邻两个气体流道内的变径节流结构沿第二方向交错布置的前提下，可以根据实际需求限定L1、L2和L3之间的位置关系。
可选地，第一气体流道10和第二气体流道20沿第一方向呈阵列布置形成极板1000的二次流场。
变径节流结构具有至少两种，不同种类的变径节流结构所形成的变径流道4的压降不同；预设流量的气体在通过任一气体流道时，不同气体流道内所流通气体的总流量相等。
通过设置至少两种不同的变径节流结构，使预设流量的气体在通过任一气体流道时，不同气体流道内所流通气体的总流量相等，提高不同活性区100域之间的反应一致性。
为了使不同种类的变径节流结构所形成的变径流道4的压降不同，有多种方式，可以设置不同种类的变径节流结构的变径流道4沿第二方向的长度不同，还可以设置不同种类的变径节流结构的变径流道4的横截面面积不同。需要说明的是，使不同种类的变径节流结构所形成的变径流道4的压降不同的方式，不仅限于上述两种方式，还可以通过其他方式实现不同种类的变径节流结构所形成的变径流道4的压降不同，在此不再一一举例说明。
可选地，变径节流结构具有两种且分别为变径节流部一5和变径节流部二6，相邻两个气体流道的其中一个内设置有N个变径节流结构且均为变径节流部一5；相邻两个气体流道的另一个内设置有N+1个变径节流结构，且N+1个变径节流结构包括两个变径节流部二6，及位于两个变径节流部二6之间的N-1个变径节流部一5，同一种气体通过变径节流部二6所引起的压降小于通过变径节流部一5的压降。如此设置，使预设流量的气体在通过任一气体流道时，不同气体流道内所流通气体的总流量相等。
示例性地，同一种气体通过变径节流部一5的压降为2a，且通过变径节流部二6的压降为a。
以图6所示的相邻两个气体流道的二次流场的压降为例，为了便于描述，将图6中位于上方的气体流道记为第一气体流道10，位于下方的气体流道记为第二气体流道20。第一气体流道10内设置有两个变径节流部一5且分别记为上游变径节流部一51和下游变径节流部一52，第二气体流道20内设置有两个变径节流部二6且分别记为上游变径节流部二61和下游变径节流部二62，第二气体流道20内设置有一个变径节流部一5且记为中部变径节流部一53。上游变径节流部二61、上游变径节流部一51、中部变径节流部一53、下游变径节流部一52和下游变径节流部二62沿第二方向依次间隔布置。
如图6所示，设定压强为4a的气体向第一气体流道10和第二气体流道20流动时，变径节流结构的上下游存在压降，需要说明的是，随着气体在气体流道内流动，因流动阻力的存在，会产生压力损失，为了便于说明，在图6中未考虑流动阻力造成的压力损失。
第一气体流道10内的气体经过上游变径节流部一51时，气体压强由4a变为2a，经过下游变径节流部二52时的气体压强由2a变为0；第二气体流道20内的气体经过上游变径节流部二61时气体压强由4a变为3a，经过中部变径节流部一53时气体压强由3a变为a，经过下游变径节流部二62时气体压强由a变为0。
以图7所示的相邻两个气体流道的二次流场气体流量为例，设定总流量为8的气体向第一气体流道10和第二气体流道20流动时，气体在具有压差的第一气体流道10和第二气体流道20中流动。需要说明的是，随着气体在气体流道内流动，会在活性区100中发生电化学反应而导致气体流量减少，为了便于说明，在图7中未考反应所引起的流量下降。
如图7至图12所示，当流量为4的气体向第一气体流道10和第二气体流道20分别流入时，在上游变径节流部二61的上游侧产生压差，向第二气体流道20流入的流量为4的气体中，流量为1的气体向第一气体流道10流动，使第一气体流道10正对上游变径节流部二61的位置流动的气体的流量成为5。当该流量为5的气体到达上游变径节流部一51的上游侧时，因压差而导致其中流量为2的气体向第二气体流道20移动，使上游变径节流部二61和上游变径节流部一51各自的上游侧，产生气体流道间的气体流动。相应地，在中部变径节流部一53、下游变径节流部一52、下游变径节流部二62各自的上游侧也产生气体流道间的气体流动。如此，实现通过变径节流结构使相邻的气体流道之间在第一方向上产生气体流动。每当气体因变径节流结构而在第二方向上流动时，气体都会向相邻气体流道所相接的气体扩散层2000更多地扩散，从而提高气体利用效率。
第一气体流道10内的两个变径节流部一5使第一气体流道10内流量呈5、3、5、3的形式变化，第二气体流道20内的两个变径节流部二6，及位于两个变径节流部二6之间的变径节流部一5使第二气体流道20内的流量呈3、5、3、5的形式变化，在垂直于第二方向的极板1000横截面内，相邻两个气体流道内的流量一个为3，另一个为5，任一气体流道内所流通气体的总流量均为4，从而实现不同气体流道内所流通气体的总流量相等，使活性区100内的气体分配更加均匀，提高不同活性区100域之间的反应一致性。
可选地，极板1000为石墨板、金属板或复合导电板。需要说明的是，复合导电板采用薄金属板与石墨板或其它强度高的导电板复合制成，结合了石墨板和金属板的优点，结构灵活，加工容易。
本发明的实施例还提供了一种燃料电池系统，包括上述电堆，该燃料电池系统具有与上述电堆相同的技术效果，在此不再重复介绍。
此外，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 (11)

1.一种极板，所述极板(1000)厚度方向的相对两侧面分别为第一侧面和第二侧面，所述第一侧面凸设有沿第一方向间隔布置的多个主脊，相邻两个所述主脊之间形成一个用于输送反应气体的气体流道；其特征在于，
每个所述气体流道内均设有沿第二方向间隔布置的多个变径节流结构，使所述气体流道被分为沿所述第二方向交替分布的等径流道(3)和变径流道(4)，所述等径流道(3)的横截面面积大于所述变径流道(4)的横截面面积；相邻两个所述气体流道内的所述变径节流结构沿所述第二方向交错布置；所述等径流道(3)的横截面、所述变径流道(4)的横截面均垂直于所述第二方向，所述第一方向、所述第二方向和所述极板(1000)的厚度方向两两垂直；
所述变径节流结构具有至少两种，不同种类的所述变径节流结构所形成的压降不同，预设流量的气体在通过任一所述气体流道时，不同所述气体流道内所流通气体的总流量相等。
2.根据权利要求1所述的极板，其特征在于，不同种类的所述变径节流结构的所述变径流道(4)沿所述第二方向的长度不同，和/或，不同种类的所述变径节流结构的所述变径流道(4)的横截面面积不同。
3.根据权利要求1所述的极板，其特征在于，相邻的两个所述气体流道分别为第一气体流道(10)和第二气体流道(20)，位于所述第一气体流道(10)内的所述变径节流结构为第一变径节流结构，位于所述第二气体流道(20)内的所述变径节流结构为第二变径节流结构；
相邻两个所述第一变径节流结构之间有一个所述第二变径节流结构，相邻两个所述第二变径节流结构之间有一个所述第一变径节流结构。
4.根据权利要求3所述的极板，其特征在于，沿所述第二方向，相邻两个所述第一变径节流结构之间的间距为L1，且相邻两个所述第二变径节流结构之间的间距为L2，且相邻的所述第一变径节流结构和所述第二变径节流结构之间的间距为L3，L1＝L2＝2L3。
5.根据权利要求3所述的极板，其特征在于，所述第一气体流道(10)和所述第二气体流道(20)沿第一方向呈阵列布置形成所述极板(1000)的二次流场。
6.根据权利要求3所述的极板，其特征在于，所述变径节流结构具有两种且分别为变径节流部一(5)和变径节流部二(6)，相邻两个所述气体流道的其中一个内设置有N个所述变径节流结构且均为所述变径节流部一(5)；
相邻两个所述气体流道的另一个内设置有N+1个所述变径节流结构，且N+1个所述变径节流结构包括两个所述变径节流部二(6)，及位于两个所述变径节流部二(6)之间的N-1个所述变径节流部一(5)，同一种气体通过所述变径节流部二(6)所引起的压降小于通过所述变径节流部一(5)的压降。
7.根据权利要求6所述的极板，其特征在于，同一种所述气体通过所述变径节流部一(5)的压降为2a，且通过所述变径节流部二(6)的压降为a。
8.根据权利要求1至7任一项所述的极板，其特征在于，所述极板(1000)包括活性区(100)和分别位于所述活性区(100)两端的两个分配区(200)，所述气体流道位于所述活性区(100)，所述分配区(200)内设置有多个分配脊，相邻两个所述分配脊之间形成一个用于分配反应气体的分配流道，所述气体流道的两端分别与两个所述分配区(200)的所述分配流道连通，所述分配流道用于使进入每个所述气体流道内的所述气体流量相等。
9.一种单元电池，其特征在于，包括两个如权利要求1-8任一项所述的极板(1000)，及设于两个所述极板(1000)之间的膜电极。
10.一种电堆，其特征在于，包括多个如权利要求9所述的单元电池，多个所述单元电池堆叠设置。
11.一种燃料电池系统，其特征在于，包括权利要求10所述的电堆。
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