CN1856891A - 燃料电池的流场板构造 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种包括阳极和阴极流场板的燃料电池，所述流场板设有许多由槽脊部分隔开的流体导槽，其中阳极侧的槽脊部分比阴极侧的槽脊部分宽。本发明的流场板构造可使燃料电池实现更高的功率(每千瓦的成本降低)，使用寿命延长，而且对装配对齐的要求不严格。

Description

燃料电池的流场板构造

技术领域

本发明大体上涉及电化学电池领域，具体地，涉及燃料电池膜电极组件的流场板构造。

背景技术

燃料电池是将燃料中的氢气和通常来自空气的氧直接结合产生电和水的电化学装置。在现有技术中，包括氢气、天然气、甲醇、汽油和煤合成燃料的大范围的燃料可以转化成电能。燃料电池可用作建筑物和住宅中的固定电源设备，小汽车、公共汽车和卡车中的车辆动力源，以及摄像机、电脑等设备中的移动电源。其基本处理过程的效率高(40-75％)、无污染、低噪音、没有运动部件(除了空气压缩机、冷却风扇、泵和致动器之外)，而且可以设计成只留下作为副产品的热量和水。由于单个燃料电池可以组装成具有不同尺寸的电池组，所以能够将系统设计成具有各种能量输出水平而满足许多应用的要求。

存在若干不同类型的燃料电池，如磷酸燃料电池、碱性燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池、和质子交换膜(PEM)燃料电池。质子交换膜燃料电池的基本部分是由聚合物膜电解质隔开的两个电极。每个电极的一侧涂覆薄催化剂层。电极、催化剂和隔膜共同构成膜电极组件(MEA)。在典型的PEM型燃料电池中，膜电极组件夹在“阳极”和“阴极”扩散介质(以下可简称为“DMs”)中间，扩散介质可用弹性和导电材料如碳织物或碳纸制成。阳极和阴极扩散介质用作质子交换膜的催化部位与燃料(如氢气)和氧化剂(如空气/氧气)之间的多孔导电体，燃料和氧化剂流入相应的“阳极”和“阴极”流场板。

设置在流场板中的导槽将氢气和空气输送至质子交换膜两侧的电极。具体地，氢气经导槽流到阳极，催化剂促使氢气分离成为质子和电子。在质子交换膜的另一侧，空气经导槽流到阴极，空气中的氧吸引氢离子穿过质子交换膜。电子作为有用电流通过外部电路被捕获，并与质子和氧气结合而在阴极侧产生水蒸气。

构成流场板的导槽具有截面宽度和隔开相邻导槽的槽脊。流场板的节距是导槽的截面宽度加上相邻槽脊的截面宽度。在本发明之前，所有流场板在阳极和阴极侧都用相同的节距。因此，在整个膜电极组件上必须槽脊与槽脊对齐，使得压缩载荷能够降低接触电阻。而且，对于这种现有技术的流场板，最好形成尽可能多的槽脊-槽脊接触，从而可以减小压应力(单位接触面积上的力)，以避免扩散介质(DM)和膜电极组件(MEA)局部损坏。然而，为了得到良好的电池性能，要求具有窄槽脊以提供最小的扩散距离。但是，窄槽脊的槽脊-槽脊精确对齐由于制造和装配公差难以实现。

因此，本发明人认识到有必要改进燃料电池液流板的设计以提高电池性能。

发明内容

在一实施例中，本发明提供了一种改进的液流板构造，包括第一液流板和第二液流板，其中第一液流板包括若干个被第一槽脊隔开的第一导槽，第二液流板包括若干个被第二槽脊隔开的第二导槽。至少一个第二槽脊的截面宽度比至少一个第一槽脊的截面宽度宽。

在另一实施例中，本发明提供了一种包括电化学电池的装置。这种电化学电池包括构成电池阳极侧和阴极侧的膜电极组件，以及电池阴极侧的第一流场板。第一流场板包括若干个被第一槽脊隔开的第一导槽。电化学电池还包括电池阳极侧的第二流场板。第二流场板包括若干个被第二槽脊隔开的第二导槽，其中，膜电极组件置于第一和第二流场板之间，且由第一流场板的节距小于第二流场板形成的节距。

在还有一个实施例中，本发明提供了一种包括电化学电池的装置，这种电化学电池包括构成电池阳极侧和阴极侧的膜电极组件，以及电池阴极侧的第一流场板。第一流场板包括若干个被第一槽脊隔开的第一导槽。电化学电池还包括电池阳极侧的第二流场板。第二流场板包括若干个被第二槽脊隔开的第二导槽，其中，膜电极组件置于第一和第二流场板之间。第二导槽的截面宽度大致等于第一导槽的截面宽度。第二流场板形成的导槽节距比第一流场板的导槽节距大很多，且在平行于第二流场板的平面，至少第二槽脊设置成具有多个相对于第一槽脊的交变角。相应的导槽节距和截面宽度可确保有至少30％的槽脊-槽脊接触，且不受板间定位的影响。

虽然本发明并不局限于特定的优点或功能，但是应当认识到，通过提供上述实施例所介绍的流场板对，可以实现高功率(每千瓦的成本降低)，使用寿命增加，而且对装配对齐的要求不严格。阴极流场板的窄槽脊区域使到达槽脊下活性区的气体增加，具有较高的电流密度。阴极和阳极板的窄导槽可提高每个导槽内活性区至相邻槽脊区域的热传导。通过在气体扩散不受限制的阳极流场板上使用宽槽脊区域，并使阳极槽脊区域相对阴极槽脊区域形成某角度，为了在整个膜电极组件上形成足够的槽脊-槽脊对齐而使相邻流场板严格对齐的苛刻要求可以降低。

通过下面结合附图对本发明优选实施例所作的介绍，可充分地理解本发明的这些和其它的优点及特征。应当认识到权利要求的范围由本说明书中的复述内容所确定，而不是由对提出的特征和优点所作的具体讨论限定。

附图说明

参考以下附图进行阅读能够更好地理解下面对本发明实施例所作的详细介绍，在这些附图中相同的结构用相同的参考数字来表示，附图中：

图1是根据本发明原理的采用了流场板的燃料电池组件的实施例的侧向截面图；

图2是根据本发明原理的燃料电池组件的阴极液流板实施例的外观平面图；

图3是根据本发明原理的燃料电池组件的阳极液流板实施例的外观平面图；

图4是根据本发明原理的液流板实施例的侧向局部截面图，其可用作图1的燃料电池组件的燃料电池流场板；

图5是根据本发明原理的图2和3的流场板实施例的平面图，在燃料电池组件的燃料电池流场板表面上的流体导槽之间的轴线方向是偏离的；

图6是根据本发明原理的表示槽脊与槽脊对齐方式的局部截面图，显示了液流板另一实施例，其可作为图1的燃料电池组件的燃料电池流场板；

图7是电压与电流密度的关系曲线图，示出了根据本发明原理的燃料电池和对比燃料电池的极化曲线；和

图8示出了根据本发明原理的用作车辆动力源的燃料电池实施例。

所属领域的技术人员应当知道，为了简单清楚起见，附图中的部件并不一定是按比例绘制的。举例来说，附图中某些部件的尺寸相对于其它部件可进行放大，以便更好地理解本发明的实施例。

具体实施方式

图1-8示出了结合了本发明新颖特征的燃料电池组件的实例，下面将详细加以介绍。

文中的用语“基本上是直的”是指大体平行的导槽以非螺旋图形从入口延伸至出口。文中的用语“扩散介质”是指电化学电池中靠近活性催化部位的一层材料，其使得反应物和产物以及电流能够进入和离开活性部位，其最好是用多孔导电材料制成。文中的用语“流场板”是指电化学电池中的部件，允许流体，如反应物和废气废液，能够进入和离开反应区。

在图1所示的第一个示范实施例中，燃料电池组件100包括端板102和104、绝缘层106和108、集电板/导电板110和112，其间有工作区114。如所属领域的技术人员都知道的，工作区114包括一个或多个活性区，而且还可以包括选定数目的冷却区。另一方面，一个或多个活性区还可用于对燃料电池组件进行冷却。多个结构件116如连接螺栓用来连接端板。

工作区114包括很多成对的层118和120。在一实施例中，若干个成对层118，120是一个或多个PEM型燃料电池400(见图4)的部件。质子交换膜燃料电池的构造和应用在本技术领域是已知的。通过将外部负载(未示出)连接在集电板/导电板110和112的电接触点(未示出)之间，可以完成使用所述一个或多个PEM型燃料电池所产生电流的一个回路。

图2示出了工作区114的第一层118的一个实例，其可作为第一液流板200。板200的液流面202上设有若干个基本上平行的流体导槽204。流体导槽204通过端口206和208接收并传输一种或多种流体，端口206和208与对应的集流腔210和210′流体相通。第一层118的相应层一般形成集流腔210和210′，用于将流体输送到工作区114内和/或从那里排出流体，或需要时连通和/或供应流体到工作区，如所属领域的技术人员所知道的。举例来说，流体导槽可以包括与对应的入口集流腔210和出口集流腔210′流体连通的相应入口206和出口208。衬垫材料或垫圈(未示出)可以用来密封周边孔212和液流面202的周围，可以与层118的纵向延伸部分结合，形成集流腔210和210′。

图3中示出了工作区114的第二层120的实例，可作为液流板300。板300的液流面302上设有若干个基本上平行的流体导槽304。流体导槽304通过端口306和308接收并传输一种或多种流体，端口306和308与对应的集流腔310和310′流体相通。第二层120的相应层通常形成集流腔310和310′，用于将流体输送到工作区114，从工作区排出流体，或者在需要时连通和/或供应流体到工作区，如所属领域的技术人员所知道的。举例来说，流体导槽可以包括与对应的入口集流腔310和出口集流腔310′流体连通的相应入口306和出口308。衬垫材料或垫圈(未示出)可以用来密封周边孔312和液流面302的周围，而且可以与层120的纵向延伸部分结合，形成集流腔310和310′。

参见图2和3，实施例中的液流板200和300的高度为大约500毫米或更小，宽度为大约500毫米或更小。此外，液流板200和300的厚度为1毫米或更小。液流板200和300最好用导电材料如金属制成。或者可以使用导电的碳材料。另外，还可以使用用湿法、真空法或任何适当方法电镀、溅射或涂敷导电层的材料。或者，本发明的液流板200和300可以通过切割或其它方法在膜电极组件的扩散介质层中形成，这样单层材料既可作为扩散介质也可作为流场板。

在所示实施例中，液流板200和300中的流体导槽204和304在集流腔210和210′之间沿基本上沿直线方向延伸。在另一实施例中，流体导槽204和304的方向可以变化，如图6所示的摆动方式。在下面部分，将对摆动流型作更加详细的讨论。将窄槽脊和窄导槽结合可以导致小节距流场(节距是槽脊和导槽宽度之和)。对于压制液流板来说，节距受到材料拉伸和成形工艺的限制。为了满足成形要求，小节距板的导槽深度必须更浅，而这将增加压降。通过使用直线导槽形状或摆动导槽形状，而非传统的螺旋图形，仍然可以满足压降要求。但是，应当认识到具有窄阴极槽脊和宽阳极槽脊的本发明概念也可应用于具有螺旋形状的液流板。

对于模制的复合液流板，可以不限制导槽深度来形成小节距。然而，为了使重复距离减到最小，最好还是使用直线流道，以允许较浅的导槽深度并仍然能满足压降要求。注意流场导槽可分别在入口和出口集管处有分支和汇集，但在流场内的大部分区域应是直线导槽，使压降减到最小。流场然后分别在入口和出口处汇集导槽分支。另外，还可以使用更宽的活性区以减少压降。

为了便于说明，图4示出了根据本发明一个实施例的燃料电池400。与图2和3中参考数字相同的参考数字代表同样部件。在此实施例中，液流板200和300用作流场板。具体地，流场板200作为燃料电池的阴极侧，流场板300作为燃料电池的阳极侧。即，面202是阴极面，而面302是阳极面。流场板200和300的流体导槽204和304分别传输流体，流体包括燃料电池组件100的反应物流体。

在根据本发明的一个实施例中，流体导槽304输送燃料如氢气，而流体导槽204输送氧化剂如空气/氧气。如本领域的技术人员所知道的，流体导槽204和304还可以输送蒸气和/或流体(比如增湿水和/或生成水)。在一实施例中，还将冷却剂供应至流场板200和300的相对表面，使槽脊和导槽之间的温度差降到最低，以提高对温度敏感的隔膜的使用寿命。

如图所示，燃料电池400包括隔膜或固体电解质402。在一实施例中，固体电解质402由固态聚合物电解质构成，固态聚合物电解质可用E.I.DuPont de Nemours公司生产以NAFION商标销售的聚合物材料制造。此外，活性电解质如磺酸基可以包含在该聚合物中。在另一实施例中，固态聚合物电解质402用由W.L.Gore & Associates公司(马里兰州Elkton市)生产以GORE-SELECT商标销售的产品制造。另外，可将促进化学反应的催化剂404和404′(如铂)分别施加到固态聚合物电解质的阳极和阴极侧。此单元可称作“膜电极组件”(以下简称“MEA”)406。在一实施例，膜电极组件406是用由W.L.Gore & Associates公司生产以牌号PRIMEA 5510-HS销售的产品制造。

膜电极组件406夹在阴极和阳极扩散介质(以下简称“DMs”)408和408′中间，扩散介质最好用弹性和导电的材料，如碳织物、碳纤维纸、碳纤维布或碳纸，制成。在一实施例中，扩散介质408、408′的标称厚度为1毫米或小于1毫米。

阳极和阴极扩散介质408、408′作为膜电极组件406的催化部位与氧化剂(如空气/氧气)、燃料(如氢气)之间的多孔电导体，燃料和氧化剂分别流入阳极和阴极流体导槽204和304。扩散介质408、408′还使得反应气体分子能够大体上沿纵向从流体导槽204和304传输到膜电极组件406的相应表面。而且，扩散介质408还使得在膜电极组件406的阴极表面形成的生成水能够大体上沿纵向流入阴极流体导槽204而排出，防止催化剂粒子浸水。此外，扩散介质408′使得燃料流体中的水能够沿纵向从流体导槽204传输至隔膜402，润湿隔膜。

通过对比图4的流场板200和300可以清楚地看出，表面202上的各流体导槽204以及表面302上的各流体导槽304的截面宽度尺寸为1.5毫米或小于1.5毫米。形成这么窄的导槽204和304可提高热传导，因为从导槽内的活性区至相邻槽脊的热传导路径缩短。而且，各流体导槽204和304的截面深度尺寸为1.0毫米或小于1.0毫米。但是，与现有技术的中间夹有膜电极组件406和扩散介质408、408′的液流板对不同，将阳极板300上相邻流体导槽304隔开的阳极槽脊410的截面宽度尺寸要比将阴极板200上相邻流体导槽204隔开的阴极槽脊412的截面宽度尺寸宽。

发明人注意到为了实现良好的电池性能，要求阴极流场板200的槽脊比阳极流场板300的槽脊窄。因为阴极的反应动力会由于空气中氧的消耗而受到限制，已经发现在阴极流场板200设置较为狭窄的槽脊可确保足够的氧扩散至膜电极组件406以实现高电流密度。氢气有较高的扩散率，在膜电极组件406阳极侧的大量输送不成为限制因素，因此在阳极流场板300上可以使用较宽的槽脊，燃料电池400的性能不会受损。

在一实施例中，阳极槽脊410的截面宽度尺寸大约为阴极槽脊412的截面宽度尺寸的4倍。在一实施例中，每个阴极槽脊412的截面宽度尺寸为1毫米或小于1毫米。在另一实施例中，每对流场板200和300的节距为2.5毫米或小于2.5毫米。另外，还应当认识到阳极节距可以大于阴极节距，这么示出只是为了方便起见。

为了在适当的槽脊-槽脊接触应力(＜400磅/平方英寸)下实现所需要的接触电阻(＜30莫姆-平方厘米)，对于许多实施例，整个膜电极组件406上有30％至50％的槽脊-槽脊对齐是适当的。例如，在一说明性实施例中，设置的槽脊412可覆盖40％的阴极流场200，设置的槽脊410可覆盖75％的阳极流场300，因此对于交叉的槽脊可形成30％的槽脊-槽脊对齐。

此外，压力数据显示对于宽导槽(比如大于1.5毫米)，扩散介质408，408′与膜电极组件406之间的接触在导槽中心难以维持，而这种接触是导电和导热所需的。而且还必须整个膜电极组件406形成槽脊-槽脊对齐，使得压缩载荷能够降低接触电阻，并使压应力(单位接触面积上的力)减小以避免扩散介质和膜电极组件局部损坏。使阳极槽脊410的截面宽度远大于阴极槽脊412截面宽度，可以减少现有技术的具有相同节距的流场板因制造和装配公差难以形成槽脊-槽脊精确对齐的问题。

在一实施例中，为了使如图4所示实例的窄槽脊410和412(宽度大约为1.5毫米或小于1.5毫米)保持槽脊-槽脊对齐，可以在板200和300之间设置对准件，如定位销(未示出)。注意不应使窄槽脊与导槽对准(由于轻微的板间错位)，因为在该区域两块板可能“相互嵌套”而导致膜电极组件406或扩散介质408撕裂。避免上述问题可以通过将槽脊布置成相互之间成某角度使之不会相互嵌套，其

实施例在下面介绍。

参考图5，图中示出了另一个可供选择的实施例，膜电极组件406与表面202和302上的接触部位之间具有适当的导电性并可避免相互嵌套的问题。在此实施例中，阳极槽脊410与阴极槽脊412之间可制造和/或设置成某角度α，因此不需要精确对准，以便形成适当的槽脊-槽脊对齐。如图5所示，流场板200和300布置成互相正交，然而，应当认识到，当槽脊410和412之间所形成的角度为0°至90°时，仍然可以具有本发明的优点。

参考图6，在还有一个实施例中，其中一个或两个流场的导槽形成多个交变角度或“摆动波形”。应当认识到，通过对阳极槽脊610和阴极槽脊620之间重叠波峰的数目计数，以及对电池组装过程中发生的阴极槽脊移动后的数目变化进行计数，可以确定对齐敏感度。为了确保这些摆动槽脊的波峰区域形成一致的槽脊-槽脊对齐并避免相互嵌套问题，阳极槽脊宽度和摆动波幅可按下面所作介绍进行选择的。这些波形可以是同相或异相的。

对于具有摆动对齐图形的液流板，要求当一对波峰不是槽脊-槽脊对准时，另一对波峰变得相互对准。这可根据下面等式(1)实现：

(Ac+Af)＝N*p±Wc(对于异相波形)       (1)

其中Ac是大槽脊的波幅，Af是窄槽脊的波幅，N是整数，p是节距，Wc是大槽脊的槽脊宽度。当Wc＝N/2*p时，两个解(±Wc)都能满足。注意到当Wc＝N*p时，也就是当槽脊宽度等于节距时，存在唯一解，因此单个槽脊的图形是周期性的。

对于同相波形，等式(2)成立：

(Ac-Af)＝±N*p±Wc        (2)

其中当Wc＝N/2*p时，两个解都能满足。或者，在通过波峰对实现对齐敏感下降的另一实施例中，等式(3)可以用于异相波形，等式(4)可以用于同相波形，等式(3)和(4)如下：

(Ac+Af)＝N*p±2*Wc        (3)

(Ac-Af)＝N*p±2*Wc        (4)

其中当Wc＝N/4*p时，等式(3)和(4)满足。

图7是电压与电流密度的关系曲线图，示出了根据本发明的燃料电池的极化曲线(曲线B)和对比的燃料电池极化曲线(曲线A)。这两种电池在同样的工作条件和压力水平下进行测试，以确定槽脊宽度对电池性能的影响。在实验中，小节距板的节距是1.6毫米(大约0.7毫米的阳极和阴极槽脊区域，以及0.9毫米的导槽)，而大节距板的节距是2.9毫米(1.5毫米的阳极和阴极槽脊区域，以及1.4毫米的导槽)。

燃料电池的极化曲线在以下试验参数下得到：阳极气体-氢气；阴极气体-空气；电极面积-大约50平方厘米；电池压缩-大约20％；电池温度-大约800℃；阳极出口气体压力-大约0.1兆帕(绝对)；阳极气体流率-大约2×化学当量；阳极增湿相当于大约1×该温度下的饱和度；阴极出口气体压力-大约0.1兆帕(绝对)；阴极气体流率-大约2×化学当量；阴极增湿相当于大约1×该温度下的饱和度。数据表明，具有根据本发明的流场板构造的燃料电池性能比具有大节距板的标准流场燃料电池更为优越。

通过提供如上述实施例介绍的流场板对可以实现高功率(每千瓦的成本降低)，提高使用寿命，而且对装配对齐的要求不严格。回头参见图4，阴极流场板200的窄槽脊区域412使到达槽脊下活性区的气体增加，具有较高的电流密度。阴极和阳极板200和300中的窄导槽204和304可提高从导槽内活性区至相邻槽脊区域的热传导。通过在气体扩散不受限制的阳极流场板300使用较宽的槽脊区域410，并使阳极槽脊区域与阴极槽脊区域412形成某角度，可以减少相邻流场板200和300严格对齐以形成槽脊-槽脊接触的苛刻要求。

现在参考图8，注意到根据本发明的燃料电池可设计成为汽车800的动力源。具体地，可以将重整的气体产品流从燃料储藏单元810输送到燃料电池组件820，使燃料比如氢气转化成为电流。所产生的电流用作车辆800的原动力源，其中电流转换成扭矩使车辆产生平移运动。

虽然已经参考某些优选实施例对本发明作了介绍，但是应当认识到在本发明原理的精神和范围内可以作出许多修改。因此，本发明并不限于所公开的具体实施例，本发明的范围而是由所附权利要求限定。

Claims (42)

1.一对液流板，包括：

第一液流板，由若干个第一槽脊隔开的第一导槽构成，和

第二液流板，由若干个第二槽脊隔开的第二导槽构成，其中，至少一个所述第二槽脊的截面宽度比至少一个所述第一槽脊的截面宽度宽。

2.根据权利要求1所述的液流板对，其特征在于，所述液流板是用于具有阳极和阴极侧的电化学电池的流场板，所述第一液流板用于所述阴极侧，而所述第二液流板用于所述阳极侧。

3.根据权利要求1所述的液流板对，其特征在于，所述第二液流板的节距大于所述第一液流板的节距。

4.根据权利要求1所述的液流板对，其特征在于，所述第一导槽的截面宽度大致等于所述第二导槽的截面宽度。

5.根据权利要求1所述的液流板对，其特征在于，在平行于所述第一流场板的平面，所述第一槽脊相对所述第二槽脊形成α角。

6.根据权利要求5所述的液流板对，其特征在于，所述α角的范围是0°≤α≤90°。

7.根据权利要求1所述的液流板对，其特征在于，所述第一和第二槽脊中至少一个以摆动对齐图形设置。

8.根据权利要求1所述的液流板对，其特征在于，所述第一和第二槽脊分别具有摆动对齐图形，且所述摆动对齐图形是同相的。

9.根据权利要求1所述的液流板对，其特征在于，所述第一和第二槽脊分别具有摆动对齐图形，且所述摆动对齐图形是异相的。

10.根据权利要求1所述的液流板对，其特征在于，所述第一和第二槽脊以摆动对齐图形设置，且所述第二液流板的节距大于所述第一液流板的节距。

11.根据权利要求1所述的液流板对，其特征在于，所述第一和第二导槽基本上是直的。

12.根据权利要求7所述的液流板对，其特征在于，所述第一和第二导槽是螺旋形的。

13.一种包括电化学电池的装置，所述电化学电池包括：

膜电极组件，构成所述电池的阳极侧和阴极侧；

所述电池的所述阴极侧的第一流场板，所述第一流场板包括若干个被第一槽脊隔开的第一导槽；和

所述电池的所述阳极侧的第二流场板，所述第二流场板包括若干个被第二槽脊隔开的第二导槽；

其中，所述膜电极组件置于所述第一和第二流场板之间，且由所述第一流场板形成的节距小于所述第二流场板的节距。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述第二流场板形成的节距大约为所述第一流场板形成节距的两倍。

15.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，至少一个所述第二槽脊的截面宽度比至少一个所述第一槽脊的截面宽度宽。

16.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述第一导槽的截面宽度大致等于所述第二导槽的截面宽度。

17.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，许多所述第二槽脊的截面宽度大于许多所述第一槽脊的截面宽度。

18.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，许多所述第二导槽的截面宽度大致等于许多所述第一导槽的截面宽度。

19.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，大部分所述第二槽脊的截面宽度大于大部分所述第一槽脊的截面宽度。

20.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，大部分所述第一导槽的截面宽度大致等于大部分所述第二导槽的截面宽度。

21.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，几乎所有所述第二槽脊的截面宽度大于几乎所有所述第一槽脊的截面宽度。

22.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，几乎所有所述第一导槽的截面宽度大致等于几乎所有所述第二导槽的截面宽度。

23.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述第一和第二导槽的截面宽度为1.5毫米或小于1.5毫米。

24.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述流场板的厚度为1毫米或小于1毫米。

25.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述第一槽脊的截面宽度为1毫米或小于1毫米。

26.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述第二槽脊的截面宽度大约为所述第一槽脊的截面宽度的4倍。

27.根据权利要求26所述的装置，其特征在于，所述第一导槽的截面宽度大致等于所述第二导槽的截面宽度。

28.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述第一和第二导槽基本上是直的。

29.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述第一和第二导槽的深度大约为1毫米或小于1毫米。

30.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述第一流场板的节距大约为2.5毫米或小于2.5毫米。

31.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述装置还包括构成质子交换膜燃料电池的结构。

32.根据权利要求31所述的装置，其特征在于，所述装置还包括构成燃料电池动力车辆的结构。

33.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，在平行于所述第二流场板的平面，所述第二槽脊相对所述第一槽脊形成某角度。

34.根据权利要求33所述的装置，其特征在于，所述角度在0°至90°的范围内。

35.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述第一和第二液流板位于基本平行的平面，且所述第一导槽、所述第一槽脊、所述第二导槽、所述第二槽脊形成相应的节距，确保所述第一和第二流场板之间的隔膜表面上有至少大约30％的槽脊-槽脊接触。

36.根据权利要求35所述的装置，其特征在于，所述相应的节距可确保有至少大约30％的槽脊-槽脊接触，不管所述第一槽脊是否相对所述第二槽脊对齐。

37.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述第一和第二导槽中至少一个设置成具有多个交变角。

38.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述第一和第二槽脊分别具有摆动对齐图形，且所述摆动对齐图形是同相的。

39.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述第一和第二槽脊分别具有摆动对齐图形，且所述摆动对齐图形是异相的。

40.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述第一和第二导槽基本上是直的。

41.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述第一和第二导槽是螺旋形的。

42.一种包括电化学电池的装置，所述电化学电池包括：

膜电极组件，构成所述电池的阳极侧和阴极侧；

所述电池的阴极侧的第一流场板，所述第一流场板包括若干个被第一槽脊隔开的第一导槽；和

所述电池的阳极侧的第二流场板，所述第二流场板包括若干个被第二槽脊隔开的第二导槽；

其中，所述膜电极组件置于所述第一和第二流场板之间，所述第二导槽的截面宽度大致等于所述第一导槽的截面宽度，

所述第二流场板的导槽节距比所述第一流场板的导槽节距大很多，且

在平行于所述第二流场板的平面，至少所述第二槽脊设置成具有多个相对所述第一槽脊的交变角，且所述相应的导槽节距和截面宽度可确保有至少30％的槽脊-槽脊接触，且不受板间定位的影响。

Images