CN219329277U - 极板和燃料电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种极板和燃料电池，涉及新能源技术领域。其中，极板包括板件本体、反应区、首端和尾端，反应区、所述首端和所述尾端均设于所述板件本体，所述首端和所述尾端设于所述板件本体的两端，所述反应区设于所述首端和所述尾端之间，所述反应区设有进料槽、出料槽和若干引流槽，引流槽沿垂直于首端到尾端的方向并列设置，所述引流槽沿所述首端到所述尾端的方向蜿蜒延伸。本实用新型的技术方案能够延缓反应气体的流失，使尽可能多的反应气体进入质子膜进行放电反应，同时由于引流槽的蜿蜒折弯角度较大，反应产生的液态水产物能够有效地从引流槽流出。

Description

极板和燃料电池

技术领域

本实用新型涉及新能源技术领域，特别涉及一种极板和燃料电池。

背景技术

燃料电池因其具有绿色环保、发电过程的产物对环境几乎无害的优点而受到市场关注，然而燃料电池的续航性能往往不尽人意。燃料电池反应极板大多数采用蛇形流道或直流道，蛇形流道由于转弯部分角度过小而容易积聚电池的发电产物——液态水，积聚的液态水会反向阻碍发电反应的过程；直流道本身由于没有阻碍，反应气体会快速通过直流道，容易造成反应气体分配不均匀或多数反应气体未能进入质子膜进行化学反应而使整个发电反应效率下降。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种极板，旨在减缓燃料电池的反应气体通过反应区的时间、提高其利用率，从而提升整个燃料电池的续航性能。

为实现上述目的，本实用新型提出的极板，包括板件本体、反应区、首端和尾端；

所述反应区、所述首端和所述尾端均设于所述板件本体，所述首端和所述尾端设于所述板件本体的两端，所述反应区设于所述首端与所述尾端之间；

所述反应区设有进料槽、出料槽和若干引流槽，所述引流槽包括输入端和输出端，若干所述引流槽沿垂直于所述首端到所述尾端的方向并列设置，所述输入端朝向所述首端，所述输入端与所述进料槽连通，所述输出端朝向所述尾端，所述输出端与所述出料槽连通，所述引流槽沿所述首端到所述尾端的方向蜿蜒延伸。

可选地，所述进料槽与所述出料槽设于所述反应区的对角，所述进料槽与所述出料槽均呈条状；

所述引流槽包括若干转角，所述转角由相连接的第一槽体段和第二槽体段形成，所述第一槽体段与所述第二槽体段形成夹角。

可选地，所述进料槽的部分侧边设有第一沉降区，所述第一沉降区与所述引流槽的槽壁的顶部之间设有第一高度差，所述第一沉降区的底部与所述进料槽的槽口边缘连接。

可选地，所述第一沉降区设有若干第一凸台。

可选地，所述第一沉降区的两端分别设为第一端和第二端，所述第一端到所述第二端的方向垂直于所述首端到所述尾端的方向，所述第一端朝向所述板件本体的侧边，所述第二端朝向所述板件本体的内部，所述第一沉降区与所述输入端之间设有若干延伸槽，所述延伸槽包括主路和若干支路，每一所述主路的一端沿所述第一端到所述第二端的方向依次与所述第一沉降区连通，若干所述主路呈放射状分布，每一所述主路的另一端与若干所述支路的一端连通，所述支路的另一端与所述引流槽的输入端连通。

可选地，所述极板包括至少两个槽组，所述槽组包括至少一个所述延伸槽；所述槽组沿所述第一端到所述第二端的方向依次排列；

沿所述第一端到所述第二端的方向，不同所述槽组中的所述延伸槽的所述支路的数量依次变化。

可选地，所述输出端与所述出料槽之间设有第二沉降区，所述第二沉降区与所述引流槽的槽壁的顶部之间设有第二高度差，所述第二沉降区的底部与所述出料槽的槽口边缘连接，所述第二沉降区设有若干第二凸台。

可选地，所述第一凸台、所述第二凸台均包括圆柱形凸台；

所述第二凸台沿所述引流槽的槽壁的延伸方向间隔分布。

可选地，所述首端和所述尾端各设有三个通孔，三个所述通孔沿垂直于所述首端到所述尾端的方向并列设置，所述首端的其中一个所述通孔的内侧壁部与所述进料槽连接有第一通路，所述尾端的其中一个所述通孔的内侧壁部与所述出料槽连接有第二通路；

所述反应区、所述通孔的周侧均设有闭环沉槽。

本实用新型还提出一种燃料电池，该燃料电池包括上述极板。

本实用新型的技术方案通过将极板设置为包括板件本体、反应区、首端和尾端，反应区、首端和尾端均设于板件本体，首端和尾端设于板件本体的两端，反应区设于首端和尾端之间，反应区设有进料槽、出料槽和若干引流槽，引流槽包括输入端和输出端，引流槽沿垂直于首端到尾端的方向并列设置，输入端朝向首端且与进料槽连通，输出端朝向尾端且与出料槽连通，引流槽沿首端到尾端的方向蜿蜒延伸，蜿蜒延伸的引流槽能够有效地阻缓反应气体的流失，增加反应气体从输入端到输出端的途径时间，使尽可能多的反应气体进入质子膜进行放电反应，同时由于引流槽的蜿蜒折弯角度相对于蛇形流道的更小，反应产生的液态水产物能够有效地从引流槽的输出端流出，减少积聚。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型极板一实施例的结构示意图。

图2为本实用新型极板一实施例的局部示意图。

图3为本实用新型极板一实施例的另一局部示意图。

图4为本实用新型极板一实施例中的引流槽局部结构示意图。

图5为本实用新型极板一实施例中的第一通路的立体结构示意图。

图6为本实用新型极板一实施例中的第二通路的立体结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				1	板件本体	141	第一凸台
2	反应区	142	第一端
				3	首端	143	第二端
4	尾端	15	延伸槽
				11	进料槽	151	主路
12	出料槽	152	支路
				13	引流槽	16	第二沉降区
131	转角	161	第二凸台
				1311	第一槽体段	5	通孔
1312	第二槽体段	51	第一通路
				111	输入端	52	第二通路
112	输出端	6	闭环沉槽
				14	第一沉降区

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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作出创造性劳动的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。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……），则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”或者“及/或”，其含义包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种极板。

参考图1至图4，在本实用新型一实施例中，该极板包括板件本体1、反应区2、首端3和尾端4，反应区2、首端3和尾端4均设于板件本体1，首端3和尾端4设于板件本体1的两端，反应区2设于首端3与尾端4之间；反应区2设有进料槽11、出料槽12和若干引流槽13，进料槽11为反应气体的入口，出料槽12为反应气体或反应产物的出口，引流槽13包括输入端111和输出端112，若干引流槽13沿垂直于首端3到尾端4的方向并列设置，输入端111朝向首端3，输入端111与进料槽11连通，输出端112朝向尾端4，输出端112与出料槽12连通，引流槽13沿首端3到尾端4的方向蜿蜒延伸，引流槽13包括若干转角131，该转角131可设置为折弯处较为尖锐的折线形，转角131由第一槽体段1311和第二槽体段1312连接形成，第一槽体段1311与第二槽体段1312形成夹角，该夹角包括20°或30°或其他较小角度。当反应气体从输入端111进入引流槽13时，由于引流槽13具有多个折弯点，反应气体从输入端111输送到输出端112这段路程会不断受到阻碍，反应气体在整个反应区2的留存时间就会增加。反应气体在燃料电池的反应需要穿过覆盖在极板板面的质子膜，反应气体在反应区2的留存时间增加会令穿过质子膜的气体更加充分，从而使燃料电池的发电量增加。同时，当反应气体发生放电反应时，特别是氢气、氧气之间的反应，会生成反应产物——液态水，传统的蛇形流道由于其折弯的角度较大，液态水会易于积聚在蛇形流道之中，阻碍后续反应气体的进入，减弱整个放电反应的过程，而本实施例中流道采用的引流槽13的折弯点角度较小，放电反应过程中产生的液态水能够顺利从引流槽13中流出，减少积聚。

参考图1至图3，进一步地，根据反应气体流动的合理性，进料槽11和出料槽12设于反应区2的对角，部分反应气体从进入进料槽11后具有往对角线方向的出料槽12直线运动的趋势；在运动的同时，该部分反应气体的两侧气体还具有往反应气体稀薄的空间扩散的趋势，因而进料槽11和出料槽12的对角设置有利于反应气体更好地途径整个反应区2，且进料槽11和出料槽12均设为条状，条状的槽口结构能够使经过槽口的反应气体或液态水更加均匀地扩散，加速反应气体的流动，如图2中进料槽11的右端到左端的横向方向，反应气体经条状进料槽11的槽口加压后能够输出到距离进料槽11更远的引流槽13，均匀分配反应气体；或者，如图3的出料槽12，反应气体或液态水经过条状出料槽12的槽口加压后能够加速输出到极板外界。为了将从进料槽11进入的反应气体均匀地分配到引流槽13，进料槽11朝向引流槽13的部分侧边设有第一沉降区14，并在第一沉降区14与引流槽13的输入端111之间再设置若干延伸槽15。第一沉降区14与引流槽13的槽壁的顶部之间设有第一高度差，该第一高度差与引流槽13的槽壁的顶部到槽底的距离高度相等，第一沉降区14的底部与进料槽11的槽口边缘连接，第一沉降区14设有若干个第一凸台141，第一凸台141的形状包括圆柱形或三角柱形或其他柱形，当反应气体从进料槽11进入时会首先在第一沉降区14扩散并受到多个第一凸台141阻碍而被均匀击散，第一沉降区14还设有第一端142和第二端143，第一端142朝向板件本体1的侧边，第二端143朝向板件本体1的内部，第一端142到第二端143的方向垂直于首端3到尾端4的方向，该方向如图1从上到下的方向；延伸槽15包括主路151和若干支路152，每条主路151的一端沿第一端142到第二端143的方向依次连通第一沉降区14，若干主路151呈放射状分布，即每条主路151的另一端与若干支路152的一端连通，支路152的另一端则与引流槽13的输入端111连通。经第一凸台141击散的反应气体会进入到各条主路151。在一实施例中，第一沉降区14与十一条延伸槽15的主路151连通，十一条延伸槽15沿第一端142到第二端143的方向按1号到11号依次排列，1号至2号延伸槽15设为一个槽组，该槽组的每一主路151与三条支路152连接，其中一条支路152与一条引流槽13连接，另外两条支路152各与两条引流槽13连接；3号至5号延伸槽15设为一个槽组，该槽组的每一主路151与两条支路152连接，每条支路152与两条引流槽13连接；6号延伸槽15设为一个槽组，该槽组的每一条主路151只与一条支路152连接，且支路152与三条引流槽13连接；7号至11号延伸槽15设为一个槽组，该槽组的每一主路151与两条支路152连接，且每两条支路152与三条引流槽13连通。通过设置多个槽组的方式能够引导反应气体均匀分配到与进料槽11距离远近不一的引流槽13中，以使反应气体能够有效地流入各个引流槽13。

参考图1至图3，进一步地，引流槽13的输出端112与出料槽12之间设有第二沉降区16，若干并列设置的输出端112与第二沉降区16的交接处沿垂直于首端3到尾端4的方向齐平，该方向如图1从上到下的方向；第二沉降区16与引流槽13的槽壁的顶部之间设有第二高度差，第二高度差与第一高度差相等，第二沉降区16的底部与出料槽12的槽口边缘连接，引流槽13的输出端112输出的液态水或反应气体会经第二沉降区16再进入到出料槽12，第二沉降区16设有若干第二凸台161，第二凸台161的形状包括圆柱形或三角柱形或其他柱形，第二凸台161沿引流槽13的槽壁的延伸方向间断分布，相邻引流槽13的槽壁所延伸的每两列第二凸台161能够继续引导从输出端112输出的液态水或反应气体到出料槽12，延伸的每一列第二凸台161均倾向于出料槽12所在的方向，如图3中每一列第二凸台161均倾向于出料槽12所处的左上方，以使液态水或反应气体的流通性保持一致并均匀分布；同时若干第二凸台161的间隔分布也能够有效缓解部分输出端112的反应气体或液态水的过急输出，击散反应气体或液态水并使其从多个第二凸台161之间的间隙往其他列流动，再引导汇流到出料槽12，第二沉降区16的设立能够有效地疏导液态水和反应气体，极大地减少积水问题，从而保证燃料电池的放电反应的持续进行，也减少了电堆故障的发生。

参考图1、图5、图6，进一步地，首端3和尾端4各设有三个通孔5，通孔5的形状可设为圆角矩形或直角矩形或其他形状，本实施例对此不加以限制；首端3的三个通孔5和尾端4的三个通孔5均沿垂直于首端3到尾端4的方向并列设置，该方向如图1从上到下的方向，首端3的其中一个通孔5与进料槽11并列设置，如图1，该通孔5处于图1板件本体的右侧三个通孔5中从上到下的第一个，该通孔5背向进料槽11的内侧壁部与进料槽11连接有第一通路51，第一通路51用于使反应气体从该通孔5的内侧壁部穿过并抵达进料槽11，进入第一沉降区14。尾端4的其中一个通孔5与出料槽12并列设置，如图1，该通孔5处于图1板件本体的左侧三个通孔5中从上到下的第三个，该通孔5背向出料槽12的内侧壁部与出料槽12连接有第二通路52，第二通路52用于使液态水或多余的反应气体从出料槽12流入，经该通孔5的内侧壁部流出。与出料槽12并列设置的通孔5和与进料槽11并列设置的通孔5两者对角设于板件本体1，多个通孔5能够对应区分不同的流体在极板的进出。

参考图1至图4，板件本体1上的反应区2和通孔5的周侧均设有闭环沉槽6，以便贴合密封圈对极板进行密封，防止反应气体或液态水的逃逸。

本实用新型还提出一种燃料电池，该燃料电池包括上述极板，该极板的具体结构参照上述实施例，由于本燃料电池采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的技术构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种极板，其特征在于，包括板件本体、反应区、首端和尾端；

所述反应区、所述首端和所述尾端均设于所述板件本体，所述首端和所述尾端设于所述板件本体的两端，所述反应区设于所述首端与所述尾端之间；

所述反应区设有进料槽、出料槽和若干引流槽，所述引流槽包括输入端和输出端，若干所述引流槽沿垂直于所述首端到所述尾端的方向并列设置，所述输入端朝向所述首端，所述输入端与所述进料槽连通，所述输出端朝向所述尾端，所述输出端与所述出料槽连通，所述引流槽沿所述首端到所述尾端的方向蜿蜒延伸。

2.如权利要求1所述的极板，其特征在于，所述进料槽与所述出料槽设于所述反应区的对角，所述进料槽与所述出料槽均呈条状；

所述引流槽包括若干转角，所述转角由相连接的第一槽体段和第二槽体段形成，所述第一槽体段与所述第二槽体段形成夹角。

3.如权利要求2所述的极板，其特征在于，所述进料槽的部分侧边设有第一沉降区，所述第一沉降区与所述引流槽的槽壁的顶部之间设有第一高度差，所述第一沉降区的底部与所述进料槽的槽口边缘连接。

4.如权利要求3所述的极板，其特征在于，所述第一沉降区设有若干第一凸台。

5.如权利要求4所述的极板，其特征在于，所述第一沉降区的两端分别设为第一端和第二端，所述第一端到所述第二端的方向垂直于所述首端到所述尾端的方向，所述第一端朝向所述板件本体的侧边，所述第二端朝向所述板件本体的内部，所述第一沉降区与所述输入端之间设有若干延伸槽，所述延伸槽包括主路和若干支路，每一所述主路的一端沿所述第一端到所述第二端的方向依次与所述第一沉降区连通，若干所述主路呈放射状分布，每一所述主路的另一端与若干所述支路的一端连通，所述支路的另一端与所述引流槽的输入端连通。

6.如权利要求5所述的极板，其特征在于，所述极板包括至少两个槽组，所述槽组包括至少一个所述延伸槽；所述槽组沿所述第一端到所述第二端的方向依次排列；

沿所述第一端到所述第二端的方向，不同所述槽组中的所述延伸槽的所述支路的数量依次变化。

7.如权利要求6所述的极板，其特征在于，所述输出端与所述出料槽之间设有第二沉降区，所述第二沉降区与所述引流槽的槽壁的顶部之间设有第二高度差，所述第二沉降区的底部与所述出料槽的槽口边缘连接，所述第二沉降区设有若干第二凸台。

8.如权利要求7所述的极板，其特征在于，所述第一凸台、所述第二凸台均包括圆柱形凸台；

所述第二凸台沿所述引流槽的槽壁的延伸方向间隔分布。

9.如权利要求2所述的极板，其特征在于，所述首端和所述尾端各设有三个通孔，三个所述通孔沿垂直于所述首端到所述尾端的方向并列设置，所述首端的其中一个所述通孔的内侧壁部与所述进料槽连接有第一通路，所述尾端的其中一个所述通孔的内侧壁部与所述出料槽连接有第二通路；

所述反应区、所述通孔的周侧均设有闭环沉槽。

10.一种燃料电池，其特征在于，包括如权利要求1至9任意一项所述的极板。

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