CN211507775U - 一种燃料电池极板及燃料电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种燃料电池极板及燃料电池，属于燃料电池技术领域，包括板体，板体上设置有均沿第一方向延伸且沿第二方向并排设置的多个折线形流道，板体在第一方向两端分别开设有连通每个折线形流道的进口和出口，第二方向与第一方向呈预设夹角；每个折线形流道内均设置有沿第一方向依次连接的多个凸起，相邻的两个凸起形成一导流槽，任意相邻的两个折线形流道之间的流道脊上均开设有连通对应的两个折线形流道的缺口。燃料或者氧化剂在沿折线形流道流动的同时在折线形流道的深度方向上曲折流动，能将反应产生的水冲散并向出口方向推动，避免水在折线形流道内聚集。且通过缺口连通每个折线形流道，能避免单个折线形流道出现堵塞。

Description

一种燃料电池极板及燃料电池

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池极板及燃料电池。

背景技术

燃料电池是一种将燃料与氧化剂中的化学能通过电催化反应直接转化成电能的清洁发电技术，具有高能量转换效率、结构简单、低排放、低噪音等优点。双极板是燃料电池的核心部件之一，占整个电池重量的70％～80％。

双极板包括阴极板和阳极板，阳极板和膜电极通过阳极密封件形成燃料腔，阴极板和膜电极通过阴极密封件形成氧化剂腔。阴极板、阳极板、阴极密封件、阳极密封件和膜电极组成一发电单池。多个发电单池组合在一起形成燃料电池电堆，在燃料电池中通入氧化剂和燃料，使其充分反应产生电能和水。

在燃料电池中，电极各处均通过极板的流场设计获得氧化剂和燃料，并将进入流场内部电池生成的水排出，保证燃料电池正常运行。但是，目前的极板的流场设计存在不合理之处，使得氧化剂和燃料分布不均，并且产生的水会聚集在氧化剂腔内，造成燃料电池工作效率低甚至无法工作，影响燃料电池的寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种燃料电池极板和燃料电池，以解决现有技术中存在的极板的流程设计存在不合理之处，使得氧化剂和燃料分布不均，并且产生的水会聚集在氧化剂腔内，造成燃料电池工作效率低甚至无法工作，影响燃料电池的寿命的技术问题。

如上构思，本实用新型所采用的技术方案是：

一种燃料电池极板，包括板体，所述板体上设置有均沿第一方向延伸且沿第二方向并排设置的多个折线形流道，所述板体在所述第一方向两端分别开设有连通每个所述折线形流道的进口和出口，所述第二方向与所述第一方向呈预设夹角；

每个所述折线形流道内均设置有沿所述第一方向依次连接的多个凸起，相邻的两个所述凸起形成一导流槽，任意相邻的两个所述折线形流道之间的流道脊上均开设有连通对应的两个所述折线形流道的缺口。

进一步地，所述导流槽为V形槽，所述V形槽的夹角为。

进一步地，所述凸起为三棱柱结构，相邻的两个所述凸起形成一所述V形槽。

进一步地，所述流道脊包括多个沿所述第一方向依次连接的弯折结构，所述弯折结构包括呈预设夹角连接的第一部和第二部。

进一步地，所述预设夹角为。

进一步地，每个所述流道脊上的所述缺口均位于同一沿所述第二方向延伸的直线上。

进一步地，沿所述第一方向，每个所述流道脊上均间隔开设有多个所述缺口。

进一步地，所述折线形流道的底面包括沿所述第一方向依次连接的第一面、第二面和第三面，所述第二面上设置有所述凸起，所述第一面和所述第三面均为平面。

进一步地，所述第一方向和所述第二方向的夹角为90°。

为实现上述目的，本实用新型还提出一种燃料电池，包括上述任一方案所述的燃料电池极板。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提出的燃料电池，具有燃料电池极板，燃料电池极板通过在折线形流道内设置凸起，相邻的两个凸起形成一导流槽，燃料或氧化剂在沿折线形流道流动的同时经凸起以及导流槽在折线形流道的深度方向上曲折流动，能够将反应产生的水冲散并向出口方向推动，避免水在折线形流道内聚集。而且通过缺口连通相邻的两个折线形流道，能够避免单个折线形流道出现堵塞。此外，能够使得由进口进入的氧化剂或燃料能够均匀分布于每个折线形流道内，有利于反应充分进行，提高燃料电池的功率密度。

附图说明

图1是本实用新型提供的燃料电池极板的结构示意图；

图2是图1中A处的局部放大图；

图3是本实用新型提供的燃料电池极板的俯视图；

图4是图3中B处的局部放大图。

图中：

1、板体；11、折线形流道；12、进口；13、出口；14、凸起；

2、流道脊；21、弯折结构；211、第一部；212、第二部；2111、缺口。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部。

在本实用新型的描述中，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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，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实用新型的限制。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4所示，本实施例提供一种燃料电池极板，该燃料电池极板为阳极板或阴极板。该燃料电池极板包括板体1，板体1上设置有均沿第一方向延伸且沿第二方向并排设置的多个折线形流道11，板体1在第一方向的两端分别开设有均连通每个折线形流道11的进口12和出口13。第二方向与第一方向呈预设夹角，第一方向为图1中的ab方向，第二方向为图2中的cd方向。在本实施例中，预设夹角为90°，当然在其他实施例中，预设夹角的具体数值可根据实际需要进行设置。每个折线形流道11内均设置有沿第一方向依次连接的多个凸起14，相邻的两个凸起14形成一导流槽，任意相邻的两个折线形流道11之间的流道脊2上均开设有连通对应的两个折线形流道11的缺口2111。

需要说明的是，氧化剂和燃料一般均为气态物质。氧化剂或燃料通过进口12进入到每个折线形流道11内，随后从出口13流出。可以理解的是，氧化剂或燃料沿折线形流道11流动，同时由于凸起14和导流槽的设置，氧化剂或燃料在板体1的厚度方向曲折流动，也就使得燃料和氧化剂在板体1的厚度方向产生一定的流动速度，迫使更多的氧化剂或燃料进入燃料电池的气体扩散层和催化层，提高氧化剂和燃料的利用率和发电率，同时能够冲散聚集的水滴并带走聚集在多孔层中的水分，从而可以有效地的避免在折线形流道11内聚集过多的水。此外，通过设置缺口2111，使得各折线形流道11之间能够进行压力补偿，能够避免单个折线形流道11出现局部堵塞或完全堵塞的情况，可以理解的是，在其中一个折线形流道11出现水过多的聚集时，该折线形流道11内的水会通过缺口2111进入旁边内的折线形流道11内，从而将水排出，避免水淹。

进一步地，上述导流槽为V形槽，V形槽的夹角为90°～150°。具体地，在本实施例中，上述凸起14为三棱柱结构，相邻的两个三棱柱结构形成一V形槽。当然在其他实施例中，导流槽的形状还可根据实际需要进行设置，比如U形槽等。对应的，凸起14的结构对应导流槽的形状进行设置。

进一步地，在本实施例中，流道脊2包括多个沿第一方向依次连接的弯折结构21，弯折结构21包括呈预设夹角α连接的第一部211和第二部212。可以理解的是，相邻的两个弯折结构21中，其中一个弯折结构21的第二部212连接于另一个弯折结构21的第一部211。在本实施例中，上述预设夹角α为90°～150°。当然在其他实施例中，预设夹角α的角度能够根据实际需要进行设置。可以理解的是，上述流道脊2的数量为折线形流道11的数量减一，多个流道脊2同样沿第二方向并排设置。板体1上开设有凹槽，多个流道脊2并排设置于凹槽内，相邻的两个流道脊2之间以及位于最外侧的两个流道脊2分别和对应的凹槽的侧壁之间形成上述折线形流道11。具体地，在本实施例中，折线形流道11设置有八个，则流道脊2设置有七个，当然在其他实施例中，折线形流道11的数量还可根据实际需要进行设置。

在本实施例中，上述第一部211和第二部212均为四棱柱结构，当然在其他实施例中，第一部211和第二部212的结构还可根据实际需要进行设置。需要说明的是，在本实施例中，构成流道脊2的多个弯折结构21一体成型，可以理解的是，构成弯折结构21的第一部211和第二部212也一体成型。

进一步地，在本实施例中，每个流道脊2上的缺口2111均位于同一沿第二方向延伸的直线上。可以理解的是，多个流道脊2上的多个缺口2111是直接相连通的，从而使得多个折线形流道11之间更好的进行压力补偿，避免单个折线形流道11完全堵塞。进一步优选地，每个流道脊2的多个弯折结构21上均开设有一个上述缺口2111。为了便于描述，沿第一方向，将依次连接每个流道脊2的多个弯折结构21分别定义为第一弯折结构、第二弯折结构…第N弯折结构，N大于等于1，在本实施例中N等于5。各第一弯折结构上的缺口2111均位于同一沿第二方向延伸的直线上，各第二弯折结构上的缺口2111均位于同一沿第二方向延伸的直线上…各第N弯折结构上的缺口2111均位于同一沿第二方向延伸的直线上。以此设置，能够使得多个折线形流道11之间更好的进行压力补偿，避免单个折线形流道11局部或完全堵塞。

进一步地，在本实施例中，折线形流道11的底面包括沿第一方向依次连接的第一面、第二面和第三面，第二面上设置有上述凸起14，第一面和第二面均为平面。将第一面和第二面均设置为水平面，能够使得燃料或氧化剂能够快速流入折线形流道11或从折线形流道11内流出，避免由于凸起14的阻挡，而使得燃料或氧化剂在进口12或出口13出现堵塞。

综上，本实施例提出的燃料电池的极板，通过在折线形流道11内设置凸起14，相邻的两个凸起14形成一导流槽，燃料或者氧化剂在沿折线形流道11流动的同时经凸起14以及导流槽在折线形流道11的深度方向上曲折流动，能够将反应产生的水冲散并向出口13方向推动，避免水在折线形流道11内聚集。而且通过缺口2111连通相邻的两个折线形流道11，能够避免单个折线形流道11出现堵塞。此外，能够使得由进口12进入的氧化剂或燃料能够均匀分布于每个折线形流道11内，有利于反应充分进行，提高燃料电池的功率密度。

本实施例还提供一种燃料电池，包括上述燃料电池极板。

以上实施方式只是阐述了本实用新型的基本原理和特性，本实用新型不受上述实施方式限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种燃料电池极板，其特征在于，包括板体(1)，所述板体(1)上设置有均沿第一方向延伸且沿第二方向并排设置的多个折线形流道(11)，所述板体(1)在所述第一方向两端分别开设有连通每个所述折线形流道(11)的进口(12)和出口(13)，所述第二方向与所述第一方向呈预设夹角；

每个所述折线形流道(11)内均设置有沿所述第一方向依次连接的多个凸起(14)，相邻的两个所述凸起(14)形成一导流槽，任意相邻的两个所述折线形流道(11)之间的流道脊(2)上均开设有连通对应的两个所述折线形流道(11)的缺口(2111)。

2.根据权利要求1所述的燃料电池极板，其特征在于，所述导流槽为V形槽，所述V形槽的夹角为90°～150°。

3.根据权利要求2所述的燃料电池极板，其特征在于，所述凸起(14)为三棱柱结构，相邻的两个所述凸起(14)形成一所述V形槽。

4.根据权利要求1所述的燃料电池极板，其特征在于，所述流道脊(2)包括多个沿所述第一方向依次连接的弯折结构(21)，所述弯折结构(21)包括呈预设夹角连接的第一部(211)和第二部(212)。

5.根据权利要求4所述的燃料电池极板，其特征在于，所述预设夹角为90°～150°。

6.根据权利要求1所述的燃料电池极板，其特征在于，每个所述流道脊(2)上的所述缺口(2111)均位于同一沿所述第二方向延伸的直线上。

7.根据权利要求1所述的燃料电池极板，其特征在于，沿所述第一方向，每个所述流道脊(2)上均间隔开设有多个所述缺口(2111)。

8.根据权利要求1所述的燃料电池极板，其特征在于，所述折线形流道(11)的底面包括沿所述第一方向依次连接的第一面、第二面和第三面，所述第二面上设置有所述凸起(14)，所述第一面和所述第三面均为平面。

9.根据权利要求1所述的燃料电池极板，其特征在于，所述第一方向和所述第二方向的夹角为90°。

10.一种燃料电池，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的燃料电池极板。

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