CN215815950U - 一种双极板流体进出口区结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双极板流体进出口区结构，进出口结构包含相互贴合的第一单极板和第二单极板，第一单极板和第二单极板设有相对应的镂空部，贴合后形成第一腔室；第一单极板上表面设有中空的凸台，凸台与第二单极板形成空腔；空腔包含互相连通的第一流道腔和第二流道腔，其中，凸台上还设有若干第二隔断部，第二隔断部的下表面与第二单极板的基板的上表面抵接，将第二流道腔分隔成若干流道；第二流道腔在远离第一腔室的一端设有若干开口，凸台在靠近第一腔室的一端，与第一腔室连通。该进出口结构可以为膜电极和密封圈提供强度支撑并且提高流道强度，避免膜电极塌陷造成流道堵塞并满足流体在极板进出口区的均匀分配。

Description

一种双极板流体进出口区结构

技术领域

本实用新型涉及燃料电池领域，具体而言，涉及一种燃料电池双极板进出口区的进气结构。

背景技术

燃料电池是一种通过氢气和氧气发生电化学反应而产生电能的能源转换装置，其反应产物只有水，实现真正意义上的无污染、零排放要求。

双极板是燃料电池的核心组成单元，主要作用是物理上分隔氢气和氧气、均匀分散反应气体、传递电化学反应过程中产生的电子、支撑电堆中的膜电极等。金属双极板因其质量轻、体积小、加工性能优异，已成为目前燃料电池电堆双极板的研究热点。

金属双极板主要包括流体进出口区、分配区和活性区。极板流体进出口区结构的合理设计，可以保证流体的均匀分配、提高对膜电极和密封圈的支撑强度以及极板的面积利用率。

目前金属极板流体进出口区的结构，常用的为流道加平垫片结构，即利用冲压在极板进出口区冲压出规整的流道保证流体的分配均匀，并在流道上方焊接平垫片，以保证极板上方的膜电极不压陷入流道堵塞流体流动，这种结构增加焊接工序，使极板生产工序复杂，可靠性降低。

实用新型内容

本实用新型的目的是在极板上方的膜电极不压陷入流道的情况下，简化极板的生产工序，使极板无需焊接平垫片，增加可靠性。

为了达到上述目的，本实用新型公开了，一种双极板流体进出口区结构。所述进出口结构包含相互贴合的第一单极板和第二单极板，所述第一单极板和第二单极板设有相对应的镂空部，贴合后形成第一腔室；所述第一单极板上表面设有中空的凸台，所述凸台与第二单极板形成空腔；所述空腔包含互相连通的第一流道腔和第二流道腔，其中，所述的凸台上还设有若干第二隔断部，所述第二隔断部的下表面与所述的第二单极板的基板的上表面抵接，将所述第二流道腔分隔成若干流道；所述的第二流道腔在远离第一腔室的一端设有若干开口，作为对应的所述流道的出口，所述的凸台在靠近第一腔室的一端，与第一腔室连通；流体进入双极板时依次通过第一腔室、第一流道腔、第二流道腔，经开口流出。

较佳地，所述的凸台还设有若干个第一隔断部；所述的第一隔断部的下表面与所述的第二单极板的基板抵接，将所述的第一流道腔分隔为若干流道。

较佳地，所述第二单极板下表面设有凹台，所述凹台的位置与所述第二流道腔的位置相对应；所述凹台与所述第一单极板形成第二腔室。

较佳地，所述的第一单极板的上表面还设有第一密封筋，第一密封筋设在所述凸台的外围；所述的凸台还设有第二密封筋，第二密封筋设在第一腔室周围；第一密封筋、第二密封筋的上表面均与所述凸台的上表面位于同一高度。

较佳地，所述开口的开口方向与流体流动方向一致。

较佳地，所述的第二单极板的下表面还设有第三密封筋和第四密封筋；所述第四密封筋环绕所述第一腔室，第三密封筋设在第四密封筋外围，所述凹台的下表面与第三密封筋、第四密封筋的下表面位于同一高度。

较佳地，所述的凹台还设有若干个第三隔断部，所述第三隔断部的上表面与所述第二隔断部的下表面抵接，用于分隔流道并增加支撑强度。

较佳地，所述的第二隔断部的开口端为U型。

本实用新型的技术效果包含：

(1)满足流体在极板进出口区的均匀分配；

(2)提高流道强度并且可以为膜电极和密封圈提供强度支撑，避免膜电极塌陷造成流道堵塞；

(3)设置第二腔室以增加第二流道腔的槽深，降低极板出口区的压降。

附图说明

图1为本实用新型的一种双极板流体进出口区结构示意图；

图2为图1的A-A剖面图；

图3为图1的B-B剖面图；

图4为本实用新型的第一单极板进出口区结构示意图；

图5为本实用新型的第二单极板进出口区结构示意图。

附图标记：110-第一单极板；120-第二单极板；111-第一密封筋；112-第二密封筋；113-第一极板密封区；114-第一隔断部；115-第二隔断部；116-凸台；121-第三密封筋；122-第四密封筋；123-第二极板密封区；124-第三隔断部；125-凹台；101-第一腔室；102-第一流道腔；103-第二流道腔；104-第二腔室；105-开口。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；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。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。

本实用新型公开了一种双极板进出口结构，该结构包含相互贴合的两块极板，极板贴合后形成若干流道，流体通过该进出口结构后进入分配区。如图1所示，贴合的极板分别为第一单极板110和第二单极板120；第一单极板110和第二单极板120均设有对应的镂空部，所述的镂空部贴合后在膜电极的固定下，共同形成第一腔室101。

如图2、图3、图4所示，所述第一单极板110的上表面设有中空的凸台116。两个单极板贴合后，所述凸台116与第二单极板120的基板的间隔形成第一流道腔102和第二流道腔103，所述的凸台116还设有若干个第二隔断部115，第二隔断部115的下表面与第二单极板120抵接，将第二流道腔103分隔为若干流道，第二流道腔103在远离第一腔室101的端部形成若干个开口105。在开口105的前端设有焊接线，用于防止流体继续流入两块单极板之间。所述的凸台116在靠近第一腔室101的一端，与第一腔室101连通。本实用新型作为进口时，流体从第一腔室101流入，先后通过第一流道腔102、第二流道腔103，然后从开口105流向分配区。

较佳地，所述凸台116还设有若干个第一隔断部114，通过与第二单极板120抵接，将第一流道腔102分为若干流道，以更好地对流体进行分配。所述的第一隔断部114的下表面、第二隔断部115的下表面都和第一单极板110的基板的下表面位于同一高度。

第一单极板110的上表面还设有第一密封筋111。第一密封筋111设在所述凸台116的外围，其与所述的凸台116间隔的区域为第一极板密封区113。所述凸台116还设有第二密封筋112，第二密封筋112环绕第一腔室101。第一密封筋111、第二密封筋112的上表面均与所述凸台的上表面116位于同一高度。在使用时需要在第一极板密封区113上安装密封圈，即密封圈由第一密封筋111外限位、第二密封筋112和凸台116内限位，该密封圈的形状为“U”型，与第一极板密封区113的形状相对应，用于防止流体泄漏。所述“U”型密封圈的上表面与所述第一密封筋111、第二密封筋112、凸台116的上表面位于同一高度。

如图3、图5所示，第二单极板120的下表面上设有第三密封筋121和第四密封筋122，第二单极板120的上表面设有凹台125。第四密封筋122环绕第一腔室101，第三密封筋121设在第四密封筋122外围。所述第四密封筋122与第三密封筋121、第四密封筋122与凹台125间隔的区域形成第二极板密封区123。所述凹台125的下表面与第三密封筋121、第四密封筋122的下表面位于同一高度。极板在使用时需要在第二极板密封区123上安装密封圈，即密封圈由第三密封筋121和凹台125外限位、第四密封筋122内限位，该密封圈的形状为“O”型，与第二极板密封区123的形状相对应，防止流体泄漏。所述“O”型密封圈的下表面与所述第三密封筋121、第四密封筋122、凹台125的下表面位于同一高度。所述凹台125设有若干个第三隔断部124，第三隔断部124的位置与第二隔断部115相对应，共同起到将第二流道腔103分隔为若干流道的作用。第三隔断部124的上表面和第二单极板120的基板位于同一高度。

如图1、图2、图3所示，在第一单极板110与第二单极板120贴合后，第一隔断部114的基部与第二极板密封区123抵接，第三隔断部124与第二隔断部115抵接，都提高了极板对于膜电极的支撑强度。第一隔断部114和第二隔断部115分开设置，用于使凸台116的结构更加稳定，更加有效地支撑膜电极，以避免膜电极塌陷造成流道堵塞。此时，“U”型密封圈、凸台116、第一密封筋111、第二密封筋112、“O”型密封圈、凹台125、第三密封筋121、第四密封筋122共同承担膜电极对极板的压力。两个单极板未抵接的部分形成流道区域，包含第一流道腔102、第二流道腔103、第二腔室104以及开口105。其中，第一隔断部114和第二隔断部115也将第一流道腔102和第二流道腔103分隔为若干流道，为流体分配提供固定路径，保证流体均匀分配。极板贴合后凹台125背面形成的空腔为第二腔室104，第二腔室104和第二流道腔103组合增大了第二腔室104的横截面积，以降低流体流阻和压降。开口105用于连接双极板的进出口区和分配区。第一腔室101、第一流道腔102、第二流道腔103、第二腔室104和开口105依次相互连通。较佳地，开口105与流体流动方向一致，以减少对流体流动的阻碍。

以下结合具体实施例加以说明。

实施例

将第一单极板110与第二单极板120进行焊接，然后在第一单极板110的第一极板密封区113和第二单极板120的第二极板密封区123分别安装密封圈。将膜电极与双极板进行堆叠后固定，然后再通入流体来进行操作。

本实用新型所公开的进出口结构在作为进口时，流体依次经过第一腔室101、第一流道腔102、第二流道腔103、第二腔室104和开口105然后流入分配区。若为出口时，流体从分配区依次经过开口105、第二腔室104、第二流道腔103、第一流道腔102、第一腔室101后流出。

综上所述，本实用新型提供的一种双极板进出口区结构，不仅可以满足流体在极板进出口区的均匀分配，而且在无需在流道表面焊接垫片的情况下，提高流道和密封圈对于膜电极的支撑强度，避免膜电极塌陷造成流道堵塞。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种双极板流体进出口区结构，其特征在于：所述进出口结构包含相互贴合的第一单极板(110)和第二单极板(120)，所述第一单极板(110)和第二单极板(120)设有相对应的镂空部，贴合后形成第一腔室(101)；所述第一单极板(110)上表面设有中空的凸台(116)，所述凸台(116)与第二单极板(120)形成空腔；所述空腔包含互相连通的第一流道腔(102)和第二流道腔(103)，其中，所述的凸台(116)上还设有若干第二隔断部(115)，所述第二隔断部(115)的下表面与所述的第二单极板(120)的基板的上表面抵接，将所述第二流道腔(103)分隔成若干流道；所述的第二流道腔(103)在远离第一腔室(101)的一端设有若干开口(105)，作为对应的所述流道的出口，所述的凸台(116)在靠近第一腔室(101)的一端，与第一腔室(101)连通；流体进入双极板时依次通过第一腔室(101)、第一流道腔(102)、第二流道腔(103)，经开口(105)流出。

2.如权利要求1所述的双极板流体进出口区结构，其特征在于：所述的凸台(116)还设有若干个第一隔断部(114)；所述的第一隔断部(114)的下表面与所述的第二单极板(120)的基板的上表面抵接，将所述的第一流道腔(102)分隔为若干流道。

3.如权利要求1所述的双极板流体进出口区结构，其特征在于：所述第二单极板(120)下表面设有凹台(125)，所述凹台(125)的位置与所述第二流道腔(103)的位置相对应；所述凹台(125)与所述第一单极板(110)形成第二腔室(104)。

4.如权利要求1所述的双极板流体进出口区结构，其特征在于：所述的第一单极板(110)的上表面还设有第一密封筋(111)，第一密封筋(111)设在所述凸台(116)的外围；所述的凸台(116)还设有第二密封筋(112)，第二密封筋(112)设在第一腔室(101)周围；第一密封筋(111)、第二密封筋(112)的上表面均与所述凸台(116)的上表面位于同一高度。

5.如权利要求1所述的双极板流体进出口区结构，其特征在于：所述开口(105)的开口方向与流体流动方向一致。

6.如权利要求3所述的双极板流体进出口区结构，其特征在于：所述的第二单极板(120)的下表面还设有第三密封筋(121)和第四密封筋(122)；所述第四密封筋(122)环绕所述第一腔室(101)，第三密封筋(121)设在第四密封筋(122)外围，所述凹台(125)的下表面与第三密封筋(121)、第四密封筋(122)的下表面位于同一高度。

7.如权利要求3所述的双极板流体进出口区结构，其特征在于：所述的凹台(125)还设有若干个第三隔断部(124)，所述第三隔断部(124)的上表面与所述第二隔断部(115)的下表面抵接，用于分隔流道并增加支撑强度。

8.如权利要求1所述的双极板流体进出口区结构，其特征在于：所述的第二隔断部(115)的开口端为U型。

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