CN212161978U - 一种石墨电堆双极板及其应用的燃料电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种石墨电堆双极板及其应用的燃料电池，所述石墨电堆双极板在左侧端部自下而上设置氢气进气口、空气进气口和冷却液入口，右侧端部自下而上设置冷却液出口、空气出气口和氢气出气口，双极板由阳极板和阴极板叠装而成，阳极板的正面设有若干氢气流道，阴极板的外侧面设有若干条空气流道，阳极板的背面与阴极板的内侧面贴合在一起，其所述阳极板的背面凹设有若干冷却液流道，阴极板的内侧面凸出有若干散热筋，散热筋插入到冷却液流道内并将冷却液流道分隔为若干分流道；所述散热筋增大了冷却液与阴极板的接触面积，提高了散热效果，在增加了冷却液流速的同时、降低了阳极板的加工难度，降低了生产成本，提高了产品合格率。

Description

一种石墨电堆双极板及其应用的燃料电池

技术领域：

本实用新型涉及一种石墨电堆双极板及其应用的燃料电池。

背景技术：

电堆是燃料电池系统的核心零部件，其中石墨电堆双极板又是电堆重要部件之一，石墨电堆双极板的设计直接影响电堆的性能和成本，石墨电堆双极板上设有氢气流场和空气流场，石墨电堆双极板由阳极板和阴极板叠装而成，阳极板和阴极板均由整块石墨材料加工而成，阳极板的正面设有若干条自左往右横向设置的氢气流道，阴极板的外侧面设有若干条自左往右横向设置的空气流道，阳极板的背面与阴极板的内侧面贴合在一起，阳极板的背面与阴极板的内侧面之间设有冷却液流道。通常石墨双极板形状及尺寸加工由机械加工或模压两种方式进行加工，因双极板流道尺寸较小，如果冷却液流道较宽则冷却液流道速度慢，散热效果低；如果冷却液流道较窄则加工比较困难，尺寸精度较难保证、加工效率低、产品合格率较低，造成产品成本比较高。

发明内容：

本实用新型的目的是提供一种石墨电堆双极板及其应用的燃料电池，能解决现有技术中石墨电堆双极板的冷却液流道加工难、产品合格率较低的问题。

本实用新型的目的是通过下述技术方案予以实现的。

本实用新型的第一个目的是提供一种石墨电堆双极板，在左侧端部自下而上间隔设置氢气进气口、空气进气口和冷却液入口，右侧端部自下而上间隔设置冷却液出口、空气出气口和氢气出气口，双极板由阳极板和阴极板叠装而成，阳极板的正面设有若干氢气流道，氢气流道连通氢气进气口与氢气出气口，阴极板的外侧面设有若干条空气流道，空气流道连通空气进气口和空气出气口，阳极板的背面与阴极板的内侧面贴合在一起，其特征在于：所述阳极板的背面凹设有若干冷却液流道，冷却液流道连通冷却液入口和冷却液出口，阴极板的内侧面凸出有若干散热筋，散热筋插入到冷却液流道内并将冷却液流道分隔为若干分流道。

上述所述阳极板的背面中间凹陷形成第二凹槽，冷却液入口和冷却液出口位于第二凹槽的两端，在第二凹槽的底面凸出有若干条第二分隔条，第二分隔条自左往右横向设置，相邻两第二分隔条之间形成所述冷却液流道，散热筋的顶部抵在第二凹槽的底面，冷却液流道的两端分别通过入口过渡区和出口过渡区与冷却液入口和冷却液出口连通。

上述部分所述第二分隔条的端部延伸至所述入口过渡区与出口过渡区内并形成第一导流条和第二导流条，第一导流条将入口过渡区分隔为若干独立的冷却液导入槽，第二导流条将出口过渡区分隔为若干独立的冷却液导出槽，冷却液导入槽和冷却液导出槽分别与多个冷却液流道连通。

上述所述阳极板的正面中间凹陷形成第一凹槽，在第一凹槽的底面凸出有若干条第一分隔条，第一分隔条自左往右横向设置，相邻两第一分隔条之间形成所述氢气流道，氢气流道的两端分别通过入口分流区和出口分流区与贯通入口和贯通出口连通，贯通入口和贯通出口连通阳极板的正面和背面且分别位于氢气进气口和氢气出气口旁边，氢气进气口和氢气出气口分别与贯通入口和贯通出口连通。

上述部分所述第一分隔条的端部延伸至所述入口分流区和出口分流区内并形成第三导流条和第四导流条，第三导流条将入口分流区分隔为若干独立的氢气导入槽，第四导流条将出口分流区分隔为若干独立的氢气导出槽，氢气导入槽和氢气导出槽底部凸出有若干圆柱状的第一扰流柱。

上述所述阳极板的背面在氢气进气口和贯通入口的外围凸出有第二凸台，第二凸台内在氢气进气口与贯通入口之间凹陷形成氢气进气槽，在氢气出气口和贯通出口的外围凸出有第三凸台，第三凸台内在氢气出气口与贯通出口之间凹陷形成氢气出气槽，在氢气进气槽和氢气出气槽底部凸出有若干条状的第二扰流柱，第二扰流柱横向设置。

上述所述阳极板的背面在空气进气口外围凸出有第四凸台，第四凸台内在空气进气口旁凹陷形成空气进气槽，在空气出气口外围凸出有第五凸台，第五凸台内在空气出气口旁凹陷形成空气出气槽，在空气进气槽与空气出气槽底部凸出有若干条状的第三扰流柱，第三扰流柱横向设置。

上述所述阴极板的外侧面中间凹陷形成第三凹槽，在第三凹槽的底面凸出有若干条第三分隔条，第三分隔条自左往右横向设置，相邻两第三分隔条之间形成所述空气流道，第三凹槽的两端分别设有第一贯穿孔和第二贯穿孔，第一贯穿孔与第二贯穿孔分别位于空气进气口和空气出气口旁，第一贯穿孔在阳极板的投影位于空气进气槽内，第二贯穿孔在阳极板的投影位于空气出气槽内，空气流道的两端分别通过第一贯穿孔、空气进气槽和第二贯穿孔、空气出气槽与空气进气口和空气出气口连通。

上述所述阳极板的背面在所述第二凹槽的外围凸出有第一凸台，第一凸台、第二凸台、第三凸台、第四凸台和第五凸台的顶部均设有密封槽。

本实用新型的第二个目的是提供一种燃料电池，包括电堆，电堆设置有若干石墨电堆双极板，其特征在于：所述石墨电堆双极板为上述所述的石墨电堆双极板。

本实用新型与现有技术相比，具有如下效果：

1)所述石墨电堆双极板，在左侧端部自下而上间隔设置氢气进气口、空气进气口和冷却液入口，右侧端部自下而上间隔设置冷却液出口、空气出气口和氢气出气口，双极板由阳极板和阴极板叠装而成，阳极板的正面设有若干氢气流道，氢气流道连通氢气进气口与氢气出气口，阴极板的外侧面设有若干条空气流道，空气流道连通空气进气口和空气出气口，阳极板的背面与阴极板的内侧面贴合在一起，其特征在于：所述阳极板的背面凹设有若干冷却液流道，冷却液流道连通冷却液入口和冷却液出口，阴极板的内侧面凸出有若干散热筋，散热筋插入到冷却液流道内并将冷却液流道分隔为若干分流道；所述散热筋增大了冷却液与阴极板的接触面积，提高了散热效果，在增加了冷却液流道内冷却液流速的同时、降低了阳极板和阴极板的加工难度，降低了生产成本，提高了产品合格率。

2)本实用新型的其它优点在实施例部分展开详细描述。

附图说明：

图1是本实用新型实施例一提供的石墨电堆双极板的结构示意图；

图2是石墨电堆双极板另一角度的结构示意图；

图3是石墨电堆双极板的正视图；

图4是图3的A-A剖视图；

图5是图4的B处放大图；

图6是石墨电堆双极板中阳极板的正面的正投影图；

图7是石墨电堆双极板中阳极板的背面的结构示意图；

图8是图7的C处放大图；

图9是图7的D处放大图；

图10是石墨电堆双极板中阳极板的背面的正投影图；

图11是石墨电堆双极板中阴极板的内侧面的结构示意图；

图12是石墨电堆双极板中阴极板的外侧面的正投影图。

具体实施方式：

下面通过具体实施例并结合附图对本实用新型作进一步详细的描述。

实施例一：

如图1至图12所示，本实施例提供的是一种石墨电堆双极板，在左侧端部自下而上间隔设置氢气进气口151、空气进气口152和冷却液入口153，右侧端部自下而上间隔设置冷却液出口154、空气出气口155和氢气出气口156，双极板由阳极板1和阴极板2叠装而成，阳极板1的正面11设有若干氢气流道131，氢气流道131连通氢气进气口151与氢气出气口156，阴极板2的外侧面21设有若干条空气流道231，空气流道231连通空气进气口152和空气出气口155，阳极板1的背面12与阴极板2的内侧面22贴合在一起，其特征在于：所述阳极板1的背面12凹设有若干冷却液流道141，冷却液流道141连通冷却液入口153和冷却液出口154，阴极板2的内侧面22凸出有若干散热筋221，散热筋 221插入到冷却液流道141内并将冷却液流道141分隔为若干分流道146。所述散热筋221增大了冷却液与阴极板2的接触面积，提高了散热效果，在增加了冷却液流道141内冷却液流速的同时、降低了阳极板1和阴极板2的加工难度，降低了生产成本，提高了产品合格率。

上述所述阳极板1的背面12中间凹陷形成第二凹槽121，冷却液入口153 和冷却液出口154位于第二凹槽121的两端，在第二凹槽121的底面凸出有若干条第二分隔条122，第二分隔条122自左往右横向设置，相邻两第二分隔条 122之间形成所述冷却液流道141，散热筋221的顶部抵在第二凹槽121的底面，冷却液流道141的两端分别通过入口过渡区142和出口过渡区143与冷却液入口153和冷却液出口154连通。结构简单，加工容易。

上述部分所述第二分隔条122的端部延伸至所述入口过渡区142与出口过渡区143内并形成第一导流条1221和第二导流条1222，第一导流条1221将入口过渡区142分隔为若干独立的冷却液导入槽144，第二导流条1222将出口过渡区143分隔为若干独立的冷却液导出槽145，冷却液导入槽144和冷却液导出槽145分别与多个冷却液流道141连通。第一导流条1221和第二导流条1222 对冷却液起到很好的导流分流作用，加快了冷却液的流速，增强了石墨电堆双极板的散热效果。

上述所述阳极板1的正面11中间凹陷形成第一凹槽111，在第一凹槽111 的底面凸出有若干条第一分隔条112，第一分隔条112自左往右横向设置，相邻两第一分隔条112之间形成所述氢气流道131，氢气流道131的两端分别通过入口分流区132和出口分流区133与贯通入口157和贯通出口158连通，贯通入口157和贯通出口158连通阳极板1的正面11和背面12且分别位于氢气进气口151和氢气出气口156旁边，氢气进气口151和氢气出气口156分别与贯通入口157和贯通出口158连通。

上述部分所述第一分隔条112的端部延伸至所述入口分流区132和出口分流区133内并形成第三导流条1121和第四导流条1122，第三导流条1121将入口分流区132分隔为若干独立的氢气导入槽134，第四导流条1122将出口分流区133分隔为若干独立的氢气导出槽135，氢气导入槽134和氢气导出槽135底部凸出有若干圆柱状的第一扰流柱113。第三导流条1121和第四导流条1122有效对入口分流区132和出口分流区133内的氢气进行导流，加快了氢气的流速，使氢气在各氢气流道131内的流速均匀；第一扰流柱113增加扰流作用，使氢气的流速更快。

上述所述阳极板1的背面12在氢气进气口151和贯通入口157的外围凸出有第二凸台124，第二凸台124内在氢气进气口151与贯通入口157之间凹陷形成氢气进气槽136，在氢气出气口156和贯通出口158的外围凸出有第三凸台 125，第三凸台125内在氢气出气口156与贯通出口158之间凹陷形成氢气出气槽137，在氢气进气槽136和氢气出气槽137底部凸出有若干条状的第二扰流柱 126，第二扰流柱126横向设置。氢气进气槽136和氢气出气槽137形成氢气输入流道和氢气输出流道，第二扰流柱126起到导流作用。

上述所述阳极板1的背面12在空气进气口152外围凸出有第四凸台127，第四凸台127内在空气进气口152旁凹陷形成空气进气槽232，在空气出气口 155外围凸出有第五凸台128，第五凸台128内在空气出气口155旁凹陷形成空气出气槽233，在空气进气槽232与空气出气槽233底部凸出有若干条状的第三扰流柱129，第三扰流柱129横向设置。

上述所述阴极板2的外侧面21中间凹陷形成第三凹槽211，在第三凹槽211 的底面凸出有若干条第三分隔条212，第三分隔条212自左往右横向设置，相邻两第三分隔条212之间形成所述空气流道231，第三凹槽211的两端分别设有第一贯穿孔24和第二贯穿孔25，第一贯穿孔24与第二贯穿孔25分别位于空气进气口152和空气出气口155旁，第一贯穿孔24在阳极板1的投影位于空气进气槽232内，第二贯穿孔25在阳极板1的投影位于空气出气槽233内，空气流道 231的两端分别通过第一贯穿孔24、空气进气槽232和第二贯穿孔25、空气出气槽233与空气进气口152和空气出气口155连通。空气进气槽232与空气出气槽233形成空气输入流道和空气输出流道，第三扰流柱129起到导流作用。

上述所述阳极板1的背面12在所述第二凹槽121的外围凸出有第一凸台 123，第一凸台123、第二凸台124、第三凸台125、第四凸台127和第五凸台 128的顶部均设有密封槽16。密封槽16用于阳极板1与阴极板2的粘接密封。

实施例二：

本实施例提供的是一种燃料电池，包括电堆，电堆设置有若干石墨电堆双极板9，其特征在于：所述石墨电堆双极板9为实施例一所述的石墨电堆双极板。通过对石墨电堆双极板的结构进行改良，提供了石墨电堆双极板的冷却效果，提高了燃料电池的工作效率。

以上实施例为本实用新型的较佳实施方式，但本实用新型的实施方式不限于此，其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种石墨电堆双极板，在左侧端部自下而上间隔设置氢气进气口(151)、空气进气口(152)和冷却液入口(153)，右侧端部自下而上间隔设置冷却液出口(154)、空气出气口(155)和氢气出气口(156)，双极板由阳极板(1)和阴极板(2)叠装而成，阳极板(1)的正面(11)设有若干氢气流道(131)，氢气流道(131)连通氢气进气口(151)与氢气出气口(156)，阴极板(2)的外侧面(21)设有若干条空气流道(231)，空气流道(231)连通空气进气口(152)和空气出气口(155)，阳极板(1)的背面(12)与阴极板(2)的内侧面(22)贴合在一起，其特征在于：所述阳极板(1)的背面(12)凹设有若干冷却液流道(141)，冷却液流道(141)连通冷却液入口(153)和冷却液出口(154)，阴极板(2)的内侧面(22)凸出有若干散热筋(221)，散热筋(221)插入到冷却液流道(141)内并将冷却液流道(141)分隔为若干分流道(146)。

2.根据权利要求1所述的一种石墨电堆双极板，其特征在于：所述阳极板(1)的背面(12)中间凹陷形成第二凹槽(121)，冷却液入口(153)和冷却液出口(154)位于第二凹槽(121)的两端，在第二凹槽(121)的底面凸出有若干条第二分隔条(122)，第二分隔条(122)自左往右横向设置，相邻两第二分隔条(122)之间形成所述冷却液流道(141)，散热筋(221)的顶部抵在第二凹槽(121)的底面，冷却液流道(141)的两端分别通过入口过渡区(142)和出口过渡区(143)与冷却液入口(153)和冷却液出口(154)连通。

3.根据权利要求2所述的一种石墨电堆双极板，其特征在于：部分所述第二分隔条(122)的端部延伸至所述入口过渡区(142)与出口过渡区(143)内并形成第一导流条(1221)和第二导流条(1222)，第一导流条(1221)将入口过渡区(142)分隔为若干独立的冷却液导入槽(144)，第二导流条(1222)将出口过渡区(143)分隔为若干独立的冷却液导出槽(145)，冷却液导入槽(144)和冷却液导出槽(145)分别与多个冷却液流道(141)连通。

4.根据权利要求2或3所述的一种石墨电堆双极板，其特征在于：所述阳极板(1)的正面(11)中间凹陷形成第一凹槽(111)，在第一凹槽(111)的底面凸出有若干条第一分隔条(112)，第一分隔条(112)自左往右横向设置，相邻两第一分隔条(112)之间形成所述氢气流道(131)，氢气流道(131)的两端分别通过入口分流区(132)和出口分流区(133)与贯通入口(157)和贯通出口(158)连通，贯通入口(157)和贯通出口(158)连通阳极板(1)的正面(11)和背面(12)且分别位于氢气进气口(151)和氢气出气口(156)旁边，氢气进气口(151)和氢气出气口(156)分别与贯通入口(157)和贯通出口(158)连通。

5.根据权利要求4所述的一种石墨电堆双极板，其特征在于：部分所述第一分隔条(112)的端部延伸至所述入口分流区(132)和出口分流区(133)内并形成第三导流条(1121)和第四导流条(1122)，第三导流条(1121)将入口分流区(132)分隔为若干独立的氢气导入槽(134)，第四导流条(1122)将出口分流区(133)分隔为若干独立的氢气导出槽(135)，氢气导入槽(134)和氢气导出槽(135)底部凸出有若干圆柱状的第一扰流柱(113)。

6.根据权利要求5所述的一种石墨电堆双极板，其特征在于：所述阳极板(1)的背面(12)在氢气进气口(151)和贯通入口(157)的外围凸出有第二凸台(124)，第二凸台(124)内在氢气进气口(151)与贯通入口(157)之间凹陷形成氢气进气槽(136)，在氢气出气口(156)和贯通出口(158)的外围凸出有第三凸台(125)，第三凸台(125)内在氢气出气口(156)与贯通出口(158)之间凹陷形成氢气出气槽(137)，在氢气进气槽(136)和氢气出气槽(137)底部凸出有若干条状的第二扰流柱(126)，第二扰流柱(126)横向设置。

7.根据权利要求6所述的一种石墨电堆双极板，其特征在于：所述阳极板(1)的背面(12)在空气进气口(152)外围凸出有第四凸台(127)，第四凸台(127)内在空气进气口(152)旁凹陷形成空气进气槽(232)，在空气出气口(155)外围凸出有第五凸台(128)，第五凸台(128)内在空气出气口(155)旁凹陷形成空气出气槽(233)，在空气进气槽(232)与空气出气槽(233)底部凸出有若干条状的第三扰流柱(129)，第三扰流柱(129)横向设置。

8.根据权利要求6所述的一种石墨电堆双极板，其特征在于：所述阴极板(2)的外侧面(21)中间凹陷形成第三凹槽(211)，在第三凹槽(211)的底面凸出有若干条第三分隔条(212)，第三分隔条(212)自左往右横向设置，相邻两第三分隔条(212)之间形成所述空气流道(231)，第三凹槽(211)的两端分别设有第一贯穿孔(24)和第二贯穿孔(25)，第一贯穿孔(24)与第二贯穿孔(25)分别位于空气进气口(152)和空气出气口(155)旁，第一贯穿孔(24)在阳极板(1)的投影位于空气进气槽(232)内，第二贯穿孔(25)在阳极板(1)的投影位于空气出气槽(233)内，空气流道(231)的两端分别通过第一贯穿孔(24)、空气进气槽(232)和第二贯穿孔(25)、空气出气槽(233)与空气进气口(152)和空气出气口(155)连通。

9.根据权利要求8所述的一种石墨电堆双极板，其特征在于：所述阳极板(1)的背面(12)在所述第二凹槽(121)的外围凸出有第一凸台(123)，第一凸台(123)、第二凸台(124)、第三凸台(125)、第四凸台(127)和第五凸台(128)的顶部均设有密封槽(16)。

10.一种燃料电池，包括电堆，电堆设置有若干石墨电堆双极板(9)，其特征在于：所述石墨电堆双极板(9)为权利要求1至9中任意一项所述的石墨电堆双极板。

Images