CN212085140U - 一种新型氢燃料电池金属双极板 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新型氢燃料电池金属双极板，包括焊接在一起的阳极单板和阴极单板，所述阳极单板和阴极单板结构相同，还包括进口通道区、进口端流道过渡区、流场流道区、出口端流道过渡区、出口通道区、密封线区及焊接线区，该双极板采用金属材质压模成型，成型质量好，质量轻，生产效率高，热传导性能好，提高了氢燃料电池的散热性能，该金属双极板改进了流道过渡区的结构和优化了双极板细部结构尺寸，增加了密封线区，使燃料、氧化剂及阳极单板和阴极单板之间的冷却液的流通和分配更加均匀。
Description
技术领域
本实用新型涉及氢燃料电池技术领域，尤其是一种新型氢燃料电池金属双极板。
背景技术
质子交换膜燃料电池(PEMFC)以其高效率、高比能量、低污染被认为是一种具有潜力的清洁能源。双极板是PEMFC的关键组成部分，不仅占据电池重量的70％～80％，而且在电池生产成本中也占据相当大的比例，它具有机械支撑膜电极、隔离和分布反应物、收集并传导电流的功能，同时，还担负整个电池系统的散热功能和排水功能。
现今传统双极板主要采用石墨材料，通过模压成型各种流道形状。但石墨双极板不仅厚且重，增加了整个电池系统的重量，而且石墨双极板的机械强度低、导电阻力大、加工成本高等缺点，一直制约着电池系统整体性能的提升。
并且，现有金属双极板与MEA间在密封燃料和氧化剂时采用的是大面积压缩密封垫来达到密封效果，但这种方式只能针对小功率电堆、进气压力不大的情况有密封效果；对一些需求高压进气的大功率电堆来说，这种方式存在气体泄露的风险。此外，现有的很多金属双极板中间冷却流道的流通并不理想，冷却液分配均匀性存在问题。
实用新型内容
针对上述技术问题，本实用新型提出了一种新型氢燃料电池金属双极板，采用金属材质压模成型，成型质量好，质量轻，生产效率高，热传导性能好，提高了氢燃料电池的散热性能，该金属双极板改进了流道过渡区的结构和优化了双极板细部结构尺寸，增加了密封线区，使燃料、氧化剂及阳极单板和阴极单板之间的冷却液的流通和分配更加均匀。
一种新型氢燃料电池金属双极板，包括焊接在一起的阳极单板和阴极单板，所述阳极单板和阴极单板结构相同，包括进口通道区、进口端流道过渡区、流场流道区、出口端流道过渡区、出口通道区、密封线区及焊接线区；
所述进口通道区包括燃料进口、冷却剂进口及氧化剂进口，所述出口通道区包括燃料出口、冷却剂出口及氧化剂出口，氧化剂进口和氧化剂出口的截面积分别不小于燃料进口和燃料出口的截面积，所述燃料进口、燃料出口、氧化剂进口及氧化剂出口的脊背开设有多个出气孔；
所述进口端流道过渡区和出口端流道过渡区将燃料进口、流场流道区及燃料出口或者氧化剂进口、流场流道区及氧化剂出口连通，所述进口端流道过渡区和出口端流道过渡区均设有大凸台、小凸台及多个条状分流部，所述大凸台与流场流道区衔接，所述条状分流部与大凸台部分重叠，所述小凸台设置在大凸台上，所述大凸台的高度不大于小凸台的高度，所述条状分流部、流场流道区及小凸台的顶部在同一水平面上；
所述密封线区设于各个进气口和出气口的外侧，阳极单板和阴极单板密封线区之间的间隙为冷却液流道，所述焊接线区设于燃气进口、燃气出口、氧化剂进口及氧化剂出口的密封线区的外侧，所有整个阳极单板和阴极单板的外边缘也设有焊接线区，焊接线区用于固定阳极单板和阴极单板。
作为上述技术方案的优选，所述阳极单板和阴极单板采用不锈钢薄板模压成型。
作为上述技术方案的优选，所述焊接线区的模压深度与流场流道区的模压深度一致，所述密封线区的模压深度小于焊接线区的模压深度。
作为上述技术方案的优选，所述密封线区的模压深度为0.4～0.6倍的焊接线区的模压深度。
作为上述技术方案的优选，所述大凸台的高度为0.4～0.5倍的小凸台的高度。
作为上述技术方案的优选，所述阳极单板和阴极单板的板厚度为0.05-0.1mm。
作为上述技术方案的优选，所述流场流道区的模压深度为0.4mm，流场流道区相邻流道的间隔为1.2mm。
本实用新型的有益效果在于：
1、采用金属材质压模成型，成型质量好，质量轻，生产效率高，热传导性能好，提高了氢燃料电池的散热性能。
2、燃气进口、燃气出口、氧化剂进口及氧化剂出口邻近焊接线区的脊背上间隔开设有一圈通气孔，可以有效保证燃气和氧化剂的顺利流通。
3、设置条状分离部、大凸台及小凸台，改进了进口端过渡区和出口端过渡区的结构，使燃气和氧化剂进出进口通道区和出口通道区及经过流场流道区时更加均匀，进而提高氢燃料电池的整体性能。
4、设置焊接线区、密封线区，密封线区与MEA的密封线条配合使用，能够很好的保证双极板的密封性能，保证冷却液进行良好的分配和流通。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型的俯视图。
图3为本实用新型进口通道区或者出口通道区放大示意图。
图4为图3的立体剖切图。
图5为本实用新型中进口端流道过渡区或者出口端流道过渡区放大示意图。
图6为燃料进口、燃料出口、氧化剂进口或者氧化剂出口的结构示意图。
图7为图5的局部剖切图。
图8为冷却剂进口或者冷却剂出口的局部剖切图。
附图标记如下：1-阳极单板、2-阴极单板、3-进口通道区、301-燃料进口、302-冷却剂进口、303-氧化剂进口、4-进口端流道过渡区、5-流场流道区、6-出口端流道过渡区、7-出口通道区、701-燃料出口、702-冷却剂出口、703-氧化剂出口、8-密封线区、9-焊接线区、10-出气孔、11-大凸台、12-小凸台、13-条状分流部。
具体实施方式
下面结合附图详细描述本实施例。
如图1至图8所示的一种新型氢燃料电池金属双极板，包括焊接在一起的阳极单板1和阴极单板2，所述阳极单板1和阴极单板2结构相同，包括进口通道区3、进口端流道过渡区4、流场流道区5、出口端流道过渡区6、出口通道区7、密封线区8及焊接线区9；
所述进口通道区3包括燃料进口301、冷却剂进口302及氧化剂进口303，所述出口通道区7包括燃料出口701、冷却剂出口702及氧化剂出口703，氧化剂进口303和氧化剂出口703的截面积分别不小于燃料进口301和燃料出口701的截面积，所述燃料进口301、燃料出口303、氧化剂进口701及氧化剂出口703的脊背开设有多个出气孔10；
所述进口端流道过渡区4和出口端流道过渡区6将燃料进口301、流场流道区5及燃料出口701或者氧化剂进口303、流场流道区5及氧化剂出口703连通，所述进口端流道过渡区4和出口端流道过渡区6均设有大凸台11、小凸台12及多条条状分流部13，所述大凸台11与流场流道区5衔接，所述条状分流部13与大凸台11部分重叠，所述小凸台12设置在大凸台上11上，所述大凸台11的高1不大于小凸台12的高度，所述条状分流部13、流场流道区5及小凸台12的顶部在同一水平面上，所述条状分离部13将经过该区域的流体分割开，使流体更加均匀的进入流场流道区5或者回到出口通道区7；
所述密封线区8设于各个进气口和出气口的外侧，阳极单板1和阴极单板2密封线区8之间的间隙为冷却液流道，所述焊接线区9设于燃气进口301、燃气出口701、氧化剂进口303及氧化剂出口703的密封线区8的外侧，所有整个阳极单板1和阴极单板2的外边缘也设有焊接线区9，焊接线区9用于固定阳极单板1和阴极单板2，阳极单板1及阴极单板2之间的腔体形成与冷却剂进口302和冷却剂出口702之间连通的冷却剂流道。
在本实施例中，所述阳极单板1和阴极单板2采用不锈钢薄板模压成型，同时也可以采用其他同等性能的金属合金薄板，金属材质质量轻，压模成型质量好，生产效率高，热传导性能好，能够有效提高了氢燃料电池的散热性能。
在本实施例中，所述焊接线区9的模压深度与流场流道区5的模压深度一致，所述密封线区8的模压深度小于焊接线区9的模压深度。
在本实施例中，所述密封线区的模压深度为0.4～0.6倍的焊接线区的模压深度。
在本实施例中，所述大凸台的高度为0.4～0.5倍的小凸台的高度。
在本实施例中，所述阳极单板1和阴极单板2的板厚度为0.05-0.1mm。
在本实施例中，所述流场流道区5的模压深度为0.4mm，流场流道区5相邻流道的间隔为1.2mm。
以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种新型氢燃料电池金属双极板，其特征在于：包括焊接在一起的阳极单板和阴极单板，所述阳极单板和阴极单板结构相同，包括进口通道区、进口端流道过渡区、流场流道区、出口端流道过渡区、出口通道区、密封线区及焊接线区；
所述进口通道区包括燃料进口、冷却剂进口及氧化剂进口，所述出口通道区包括燃料出口、冷却剂出口及氧化剂出口，氧化剂进口和氧化剂出口的截面积分别不小于燃料进口和燃料出口的截面积，所述燃料进口、燃料出口、氧化剂进口及氧化剂出口的脊背开设有多个出气孔；
所述进口端流道过渡区和出口端流道过渡区将燃料进口、流场流道区及燃料出口或者氧化剂进口、流场流道区及氧化剂出口连通，所述进口端流道过渡区和出口端流道过渡区均设有大凸台、小凸台及多个条状分流部，所述大凸台与流场流道区衔接，所述条状分流部与大凸台部分重叠，所述小凸台设置在大凸台上，所述大凸台的高度不大于小凸台的高度，所述条状分流部、流场流道区及小凸台的顶部在同一水平面上；
所述密封线区设于各个进气口和出气口的外侧，阳极单板和阴极单板密封线区之间的间隙为冷却液流道，所述焊接线区设于燃气进口、燃气出口、氧化剂进口及氧化剂出口的密封线区的外侧，所有整个阳极单板和阴极单板的外边缘也设有焊接线区，焊接线区用于固定阳极单板和阴极单板。
2.根据权利要求1所述的金属双极板，其特征在于：所述阳极单板和阴极单板采用不锈钢薄板模压成型。
3.根据权利要求2所述的金属双极板，其特征在于：所述焊接线区的模压深度与流场流道区的模压深度一致，所述密封线区的模压深度小于焊接线区的模压深度。
4.根据权利要求3所述的金属双极板，其特征在于：所述密封线区的模压深度为0.4～0.6倍的焊接线区的模压深度。
5.根据权利要求1所述的金属双极板，其特征在于：所述大凸台的高度为0.4～0.6倍的小凸台的高度。
6.根据权利要求2所述的金属双极板，其特征在于：所述阳极单板和阴极单板的板厚度为0.05-0.1mm。
7.根据权利要求2所述的金属双极板，其特征在于：所述流场流道区的模压深度为0.4mm，流场流道区相邻流道的间隔为1.2mm。
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