CN212136600U - 一种车用燃料电池双极板 - Google Patents
一种车用燃料电池双极板 Download PDFInfo
- Publication number
- CN212136600U CN212136600U CN202020511768.6U CN202020511768U CN212136600U CN 212136600 U CN212136600 U CN 212136600U CN 202020511768 U CN202020511768 U CN 202020511768U CN 212136600 U CN212136600 U CN 212136600U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- plate
- coolant
- fuel cell
- flow channel
- plate body
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种车用燃料电池双极板，包括阴极板和阳极板，所述阴极板和阳极板之间的边缘处通过焊接或者粘接的方式连接，由阴极板和阳极板之间形成冷却剂流场，所述阴极板和阳极板之间设有膜电极，所述冷却剂流场的上端设有冷却剂进口，且冷却剂流场的下端设有冷却剂出口，冷却剂的流道通过阳极板上的蛇形流道和阴极板上的波纹流道相对一侧的沟槽重叠构成交错重叠的分布，以此保证了冷却剂流场各区域的均匀分配，避免了因局部冷却剂不流通而引起的局部散热受阻问题，该车用燃料电池双极板结构简单，不但提高电堆体积比功率，而且双极板结构稳定，不易变形，而且解决了局部散热受阻的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体为一种车用燃料电池双极板。
背景技术
质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel Cell，PEMFC) 是一种以氢气为燃料，以氧气或空气为氧化剂的电化学发电装置。具有无污染，能量转换率高和响应速度快等优点，被认为是最清洁和高效的新能源发电装置。
双极板作为核心零部件之一，在电堆中主要提供支撑膜电极、分配流体、传输电流、传导热量和排出反应产物水等功能，目前应用较多的双极板基本为石墨板、金属石墨复合板及金属板三类；
双极板的流体流道形式多种多样，有直流道、蛇形流道、波纹流道、交指流道甚至3D流场结构，而基于应用环境和辅助系统的能力不同，各自采用的流道结构不同。同样双极板流体的进出口的分布也各不相同，上下分布、左右分布或四周分布。
现有的双极板设计为了保证气体在各流道间的分配一致性，多数保留了气体分配区域；而且水流场是由空气流场和氢气流场的背面重叠而形成，故在分配区域可能存在水流道间断的情况，可能存在冷却水存在流通不畅，无法均匀分配至整个水流场。
如专利CN102306905A提供了一种改善流体分配的金属双极板结构，分配流道改善了反应气体和冷剂的分配情况，可提高电堆性能，优化电堆水管理能力，然而该设计中分配区域占比较大，降低了双极板的面积利用率，阻碍了电堆整体体积比功率的增加。还如CN110429296A中涉及一种燃料电池双极板，通过改变流体进出口的截面积有效改善排水、气体转换效率及避免空气出口处氢气和空气压差过大的问题，但该极板同样在气体进出口处设计了气体分配区域。专利CN102034986中还针对分配区域进行专门设计导流区和分配栅栏两部分组成，有效提高气体的分配均匀性，而该分配区域采用的是凸台分布，对应的水流场无法形成连续的水流道，容易出现流体分配不均匀的情况。专门的分配区的设置，也减少了极板活性区面积的占比，不利于提升电堆的体积比功率密度。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种车用燃料电池双极板，结构简单，生产方便，不但提高电堆体积比功率，而且双极板结构稳定，不易变形，而且解决了局部散热受阻的问题，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种车用燃料电池双极板，包括阴极板和阳极板，所述阴极板和阳极板之间的边缘处通过焊接或者粘接的方式连接，由阴极板和阳极板之间形成冷却剂流场，所述阴极板和阳极板之间设有膜电极，所述冷却剂流场的上端设有冷却剂进口，且冷却剂流场的下端设有冷却剂出口。
进一步的，所述阴极板包括板体一，板体一与阳极板相背的一侧通过冲压成型方式加工有波纹流道，所述板体一的左侧设有空气进口，并且板体一的右侧设有空气出口，通过空气进口可以将空气导入到波纹流道的内部，通过空气出口可以将空气导出，以此使空气采用左进右出的方式流通。
进一步的，所述阳极板包括板体二，板体二与阴极板相背的一侧通过冲压成型方式加工有蛇形流道，所述板体二的上端右侧设有氢气进口，且板体二的下端左侧设有氢气出口，通过蛇形流道可以供氢气流通，氢气采用上进下出的方式流通，通过氢气出口对应空气进口使水分湿润质子交换膜，该分布方式避免了空气进口处质子交换膜过干，有效改善燃料电池膜电极2的水管理，增强电堆自增湿能力和改善了电堆水管理，提高电堆在低加湿甚至不加湿的情况下的适应能力。
进一步的，所述板体二和板体一相对的一侧由于冲压自然形成的沟槽构成冷却剂的流道，冷却剂的流道通过阳极板上的蛇形流道和阴极板上的波纹流道相对一侧的沟槽重叠构成交错重叠的分布，以此保证了冷却剂流场各区域的均匀分配，避免了因局部冷却剂不流通而引起的局部散热受阻问题。
进一步的，所述阴极板的波纹流道宽度大于或等于空气进口的宽度，通过阴极板的波纹流道宽度大于或等于空气进口的宽度可保证每根流道能流畅通气，可以有效提高了活性面积占比，有利于提高电堆的体积比功率密度。
进一步的，所述蛇形流道的单根流道为一分二的岔分结构，通过单根流道为一分二的岔分结构可以有效保证了流体分配的一致性。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本车用燃料电池双极板，具有以下好处：
1、本实用新型上设置了空气进口，通过空气进口可以将空气导入到波纹流道的内部，通过空气出口可以将空气导出，以此使空气采用左进右出的方式流通，通过蛇形流道可以供氢气流通，氢气采用上进下出的方式流通。
2、本实用新型上设置了氢气出口，通过氢气出口对应空气进口使水分湿润质子交换膜，该分布方式避免了空气进口处质子交换膜过干，有效改善燃料电池膜电极的水管理，增强电堆自增湿能力和改善了电堆水管理，提高电堆在低加湿甚至不加湿的情况下的适应能力。
3、本实用新型上设置了冷却剂的流道，冷却剂的流道通过阳极板上的蛇形流道和阴极板上的波纹流道相对一侧的沟槽重叠构成交错重叠的分布，以此保证了冷却剂流场各区域的均匀分配，避免了因局部冷却剂不流通而引起的局部散热受阻问题，该车用燃料电池双极板结构简单，生产方便，不但提高电堆体积比功率，而且双极板结构稳定，不易变形，而且解决了局部散热受阻的问题。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型阴极板结构示意图；
图3为本实用新型阳极板结构示意图；
图4为本实用新型A处放大结构示意图；
图5为本实用新型B处放大结构示意图。
图中：1阴极板、11空气进口、12波纹流道、13空气出口、14板体一、2膜电极、3阳极板、31氢气出口、32蛇形流道、33氢气进口、34板体二、 4冷却剂出口、5冷却剂进口。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1-5，本实用新型提供一种技术方案：一种车用燃料电池双极板，包括阴极板1和阳极板3，阴极板1和阳极板3之间的边缘处通过焊接或者粘接的方式连接，由阴极板1和阳极板3之间形成冷却剂流场，阴极板1和阳极板3之间设有膜电极2，冷却剂流场的上端设有冷却剂进口5，且冷却剂流场的下端设有冷却剂出口4，阴极板1包括板体一14，板体一14与阳极板3 相背的一侧通过冲压成型方式加工有波纹流道12，板体一14的左侧设有空气进口11，并且板体一14的右侧设有空气出口13，通过空气进口11可以将空气导入到波纹流道12的内部，通过空气出口13可以将空气导出，以此使空气采用左进右出的方式流通，阳极板3包括板体二34，板体二34与阴极板1 相背的一侧通过冲压成型方式加工有蛇形流道32，板体二34的上端右侧设有氢气进口33，且板体二34的下端左侧设有氢气出口31，通过蛇形流道32可以供氢气流通，氢气采用上进下出的方式流通，通过氢气出口31对应空气进口11使水分湿润质子交换膜，该分布方式避免了空气进口处质子交换膜过干，有效改善燃料电池膜电极2的水管理，增强电堆自增湿能力和改善了电堆水管理，提高电堆在低加湿甚至不加湿的情况下的适应能力，板体二34和板体一14相对的一侧由于冲压自然形成的沟槽构成冷却剂的流道，冷却剂的流道通过阳极板3上的蛇形流道32和阴极板1上的波纹流道12相对一侧的沟槽重叠构成交错重叠的分布，以此保证了冷却剂流场各区域的均匀分配，避免了因局部冷却剂不流通而引起的局部散热受阻问题，阴极板1的波纹流道12 宽度大于或等于空气进口11的宽度，通过阴极板1的波纹流道12宽度大于或等于空气进口11的宽度可保证每根流道能流畅通气，可以有效提高了活性面积占比，有利于提高电堆的体积比功率密度，蛇形流道32的单根流道为一分二的岔分结构，通过单根流道为一分二的岔分结构可以有效保证了流体分配的一致性，该车用燃料电池双极板结构简单，生产方便，不但提高电堆体积比功率，而且双极板结构稳定，不易变形，而且解决了局部散热受阻的问题。
在使用时：通过空气进口11可以将空气导入到波纹流道12的内部，通过空气出口13可以将空气导出，以此使空气采用左进右出的方式流通，通过氢气进口33可以将氢气导入到蛇形流道32内部，通过蛇形流道32可以供氢气流通，氢气采用上进下出的方式流通，通过氢气出口31对应空气进口11 使水分湿润质子交换膜，该分布方式避免了空气进口处质子交换膜过干，有效改善燃料电池膜电极2的水管理，增强电堆自增湿能力和改善了电堆水管理，提高电堆在低加湿甚至不加湿的情况下的适应能力，冷却剂的流道通过阳极板3上的蛇形流道32和阴极板1上的波纹流道12相对一侧的沟槽重叠构成交错重叠的分布，以此保证了冷却剂流场各区域的均匀分配，避免了因局部冷却剂不流通而引起的局部散热受阻问题。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种车用燃料电池双极板，其特征在于：包括阴极板(1)和阳极板(3)，所述阴极板(1)和阳极板(3)之间的边缘处通过焊接或者粘接的方式连接，由阴极板(1)和阳极板(3)之间形成冷却剂流场，所述阴极板(1)和阳极板(3)之间设有膜电极(2)，所述冷却剂流场的上端设有冷却剂进口(5)，且冷却剂流场的下端设有冷却剂出口(4)。
2.根据权利要求1所述的一种车用燃料电池双极板，其特征在于：所述阴极板(1)包括板体一(14)，板体一(14)与阳极板(3)相背的一侧通过冲压成型方式加工有波纹流道(12)，所述板体一(14)的左侧设有空气进口(11)，并且板体一(14)的右侧设有空气出口(13)。
3.根据权利要求1所述的一种车用燃料电池双极板，其特征在于：所述阳极板(3)包括板体二(34)，板体二(34)与阴极板(1)相背的一侧通过冲压成型方式加工有蛇形流道(32)，所述板体二(34)的上端右侧设有氢气进口(33)，且板体二(34)的下端左侧设有氢气出口(31)。
4.根据权利要求3所述的一种车用燃料电池双极板，其特征在于：所述板体二(34)和板体一(14)相对的一侧由于冲压自然形成的沟槽构成冷却剂的流道。
5.根据权利要求2所述的一种车用燃料电池双极板，其特征在于：所述阴极板(1)的波纹流道(12)宽度大于或等于空气进口(11)的宽度。
6.根据权利要求3所述的一种车用燃料电池双极板，其特征在于：所述蛇形流道(32)的单根流道为一分二的岔分结构。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202020511768.6U CN212136600U (zh) | 2020-04-09 | 2020-04-09 | 一种车用燃料电池双极板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202020511768.6U CN212136600U (zh) | 2020-04-09 | 2020-04-09 | 一种车用燃料电池双极板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN212136600U true CN212136600U (zh) | 2020-12-11 |
Family
ID=73687155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202020511768.6U Active CN212136600U (zh) | 2020-04-09 | 2020-04-09 | 一种车用燃料电池双极板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN212136600U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113258093A (zh) * | 2021-05-10 | 2021-08-13 | 上海电气集团股份有限公司 | 一种阴极单板、阳极单板、导流极板及含其的燃料电池 |
| CN114023989A (zh) * | 2021-11-02 | 2022-02-08 | 上海电气集团股份有限公司 | 双极板及包含其的电堆 |
| CN114551922A (zh) * | 2022-03-02 | 2022-05-27 | 重庆理工大学 | 燃料电池双极板结构及燃料电池 |
-
2020
- 2020-04-09 CN CN202020511768.6U patent/CN212136600U/zh active Active
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113258093A (zh) * | 2021-05-10 | 2021-08-13 | 上海电气集团股份有限公司 | 一种阴极单板、阳极单板、导流极板及含其的燃料电池 |
| CN114023989A (zh) * | 2021-11-02 | 2022-02-08 | 上海电气集团股份有限公司 | 双极板及包含其的电堆 |
| CN114551922A (zh) * | 2022-03-02 | 2022-05-27 | 重庆理工大学 | 燃料电池双极板结构及燃料电池 |
| CN114551922B (zh) * | 2022-03-02 | 2024-02-20 | 重庆理工大学 | 燃料电池双极板结构及燃料电池 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN212136600U (zh) | 一种车用燃料电池双极板 | |
| CN108172857B (zh) | 一种支持高电流密度放电的燃料电池电堆流场板 | |
| CN107658480B (zh) | 一种温湿度均匀性增强的燃料电池单电池及电堆 | |
| CN109904484B (zh) | 一种燃料电池双极板结构及燃料电池 | |
| CN210443621U (zh) | 金属基质双极板 | |
| CN112164810A (zh) | 一种燃料电池超薄双极板及燃料电池堆 | |
| CN208753435U (zh) | 一种用于燃料电池的双极板 | |
| CN109473681A (zh) | 一种带有间断结构的燃料电池双极板 | |
| CN111509250A (zh) | 一种质子交换膜燃料电池金属双极板 | |
| CN208806305U (zh) | 一种燃料电池阳极流场板 | |
| CN112909283A (zh) | 一种质子交换膜燃料电池双极板 | |
| CN111509256A (zh) | 一种叉形叶脉状交指型质子交换膜燃料电池双极板的流场 | |
| CN211605306U (zh) | 一种燃料分配歧管与一种燃料电池 | |
| CN209001023U (zh) | 一种带有间断结构的燃料电池双极板 | |
| CN114361502A (zh) | 一种基于叶脉衍化的仿生学质子交换膜燃料电池 | |
| CN213184361U (zh) | 一种具有超细密化流道的双极板及应用该双极板的燃料电池 | |
| CN211929621U (zh) | 叉形叶脉状交指型质子交换膜燃料电池双极板的流场 | |
| CN210866383U (zh) | 一种燃料电池 | |
| CN209896180U (zh) | 一种燃料电池双极板 | |
| CN116826094A (zh) | 一种氢燃料电池用导流型多孔流道及双极板结构 | |
| CN217035679U (zh) | 一种金属双极板及质子交换膜燃料电池 | |
| CN216528962U (zh) | 一种电池极板及双极板 | |
| CN213401257U (zh) | 一种燃料电池超薄双极板及燃料电池堆 | |
| CN213583872U (zh) | 一种燃料电池双极板 | |
| CN213425025U (zh) | 一种水冷式燃料电池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |