一种有利于长堆流量分配的双极板结构制造技术

本发明专利技术提供一种有利于长堆流量分配的双极板结构，所述双极板包括氧化剂腔、冷却剂腔和燃料腔；所述氧化剂腔包括氧化剂入口、氧化剂腔活性区和氧化剂出口；所述氧化剂入口和所述氧化剂出口均沿所述双极板的短边开设；所述氧化剂入口的长度为所述双极板的短边长度的三分之二；所述冷却剂腔包括冷却剂入口、冷却剂腔活性区和冷却剂出口；所述冷却剂入口和所述冷却剂出口均沿所述双极板的长边开设；所述燃料腔包括燃料入口、燃料腔活性区和燃料出口；所述燃料入口和所述燃料出口均沿所述双极板的短边开设；所述燃料入口的长度为所述双极板的短边长度的三分之一。本发明专利技术的技术方案解决了现有双极板结构存在的气体流量分配不均匀的问题。匀的问题。匀的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种有利于长堆流量分配的双极板结构


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，具体而言，尤其涉及一种有利于长堆流量分配的双极板结构。

技术介绍

[0002]双极板是氢氧燃料电池的重要组成部分，用于分配燃料与氧化剂及提供冷却液通道，与膜电极组件交错堆叠串联组成燃料电池电堆进行发电。
[0003]电堆的性能除了取决于各电池的材料和工艺水平，还很大程度上受燃料和氧化剂向各双极板输送流体流量的均一性的影响。输送到各个双极板的流量不均匀会使电堆的性能降低，长时间运行后容易损坏其中一节或多节电池，使燃料电池电堆无法正常运行。
[0004]现有燃料电池双极板设计为了保持燃料电池电堆的体积比功率，往往将燃料电池的双极板三腔口(包括氧化剂口、燃料口、冷却液口)置于双极板的短边，同时为了保证结构强度，防止三腔口边缘断裂或者变形将三腔口设计的较小，导致通入一定量的氧化剂、燃料和冷却液时，流体流速过快，导致各节双极板的流量分配不均匀，从而降低燃料电池电堆性能。

技术实现思路

[0005]根据上述提出现有燃料电池双极板结构存在的气体流量分配不均匀的技术问题，而提供一种有利于长堆流量分配的双极板结构，将冷却剂进出口设计在双极板长边，将短边的氧化剂出入口面积增大，增加流体流通区域面积，减小流速，在不扩大燃料电池体积比功率和保证结构强度的前提下，提升了长堆的流体分配，有利于电池的反应条件。
[0006]本专利技术采用的技术手段如下：
[0007]一种有利于长堆流量分配的双极板结构，所述双极板包括氧化剂腔、冷却剂腔和燃料腔；
[0008]所述氧化剂腔包括依次连通的氧化剂入口、氧化剂腔活性区和氧化剂出口；所述氧化剂入口和所述氧化剂出口均沿所述双极板的短边开设；所述氧化剂入口的长度为所述双极板的短边长度的三分之二，面积为1300～1500mm2；所述氧化剂出口与所述氧化剂入口形状和尺寸相同；
[0009]所述冷却剂腔包括依次连通的冷却剂入口、冷却剂腔活性区和冷却剂出口；所述冷却剂入口和所述冷却剂出口均沿所述双极板的长边开设；
[0010]所述燃料腔包括依次连通的燃料入口、燃料腔活性区和燃料出口；所述燃料入口和所述燃料出口均沿所述双极板的短边开设；所述燃料入口的长度为所述双极板的短边长度的三分之一；所述燃料出口与所述燃料入口形状和尺寸相同。
[0011]进一步地，所述氧化剂入口和所述氧化剂出口均设置有加强筋结构，所述加强筋结构的宽度为4～6mm；所述氧化剂入口和所述氧化剂出口的各顶角均为倒圆角结构。
[0012]进一步地，所述氧化剂入口和所述氧化剂出口分别依次通过氧化剂反口和氧化剂
分配区连通至所述氧化剂腔活性区；
[0013]所述氧化剂入口相应的所述氧化剂反口与所述氧化剂入口靠近相应的所述氧化剂反口一侧的边缘相平行且长度相同；
[0014]所述氧化剂出口相应的所述氧化剂反口与所述氧化剂出口靠近相应的所述氧化剂反口一侧的边缘相平行且长度相同。
[0015]进一步地，所述氧化剂反口的宽度为0.5～2mm；所述氧化剂分配区沿所述双极板长度方向上的最大宽度为10mm。
[0016]进一步地，所述冷却剂入口和所述冷却剂出口均为矩形结构，且面积相同；所述冷却剂入口与所述冷却剂出口呈轴对称分布。
[0017]进一步地，所述冷却剂腔包括两个所述冷却剂入口和两个所述冷却剂出口，所述双极板沿每一条长边均开设有一个所述冷却剂入口和一个所述冷却剂出口。
[0018]进一步地，所述冷却剂入口和所述冷却剂出口分别通过冷却剂分配区连通至所述冷却剂腔活性区；所述冷却剂分配区内设置有凸起的冷却剂分配区点阵结构；所述冷却剂入口相应的所述冷却剂分配区的宽度与所述冷却剂入口相同；所述冷却剂出口相应的所述冷却剂分配区的宽度与所述冷却剂出口相同。
[0019]进一步地，所述氧化剂出口与所述氧化剂入口呈中心对称分布；所述燃料出口与所述燃料入口呈中心对称分布。
[0020]进一步地，所述燃料入口和所述燃料出口分别通过燃料反口和燃料分配区连通至所述燃料腔活性区；
[0021]所述燃料入口相应的所述燃料反口与所述燃料入口靠近相应的所述燃料反口一侧的边缘相平行且长度相同；
[0022]所述燃料出口相应的所述燃料反口与所述燃料出口靠近相应的所述燃料反口一侧的边缘相平行且长度相同。
[0023]进一步地，所述氧化剂分配区内设置有凸起的氧化剂分配区点阵结构；所述燃料分配区内设置有凸起的燃料分配区点阵结构。
[0024]较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0025]本专利技术提供的有利于长堆流量分配的双极板结构，将冷却剂进出口设计在双极板长边，将短边的氧化剂出入口面积增大，同时双极板的氧化剂腔、冷却剂腔、燃料腔内部进行的特殊的结构设计，保证双极板流阻及结构强度，利于流体分配，从而可以在保持燃料电池的体积比功率的同时提高燃料电池电堆流体分配的均一性。
[0026]基于上述理由本专利技术可在燃料电池领域广泛推广。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术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做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为本专利技术所述的有利于长堆流量分配的双极板结构结构示意图。
[0029]图2为本专利技术所述氧化剂腔结构示意图。
[0030]图3为本专利技术所述氧化剂反口及所述氧化剂分配区结构示意图。
[0031]图4为本专利技术所述冷却剂腔结构示意图。
[0032]图5为本专利技术所述燃料腔结构示意图。
[0033]图6为本专利技术所述燃料反口及所述燃料分配区结构示意图。
[0034]图7为本专利技术所述的燃料电池长堆堆芯结构示意图。
[0035]图中：1、双极板；2、膜电极组件；3、氧化剂公共通道；4、氧化剂腔；5、冷却剂腔；6、燃料腔；7、氧化剂入口；8、氧化剂反口；9、氧化剂分配区；10、氧化剂腔活性区；11、加强筋结构；12、氧化剂腔活性区流道；13、氧化剂分配区点阵结构；14、冷却剂公共通道；15、燃料公共通道；16、冷却剂入口；17、冷却剂分配区；18、冷却剂分配区点阵结构；19、冷却剂腔活性区流道；20、燃料入口；21、燃料反口；22、燃料分配区；23、燃料分配区点阵结构；24、燃料腔活性区流道；25、冷却剂出口。
具体实施方式
[0036]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0037]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有利于长堆流量分配的双极板结构，其特征在于，所述双极板包括氧化剂腔、冷却剂腔和燃料腔；所述氧化剂腔包括依次连通的氧化剂入口、氧化剂腔活性区和氧化剂出口；所述氧化剂入口和所述氧化剂出口均沿所述双极板的短边开设；所述氧化剂入口的长度为所述双极板的短边长度的三分之二，面积为1300～1500mm2；所述氧化剂出口与所述氧化剂入口形状和尺寸相同；所述冷却剂腔包括依次连通的冷却剂入口、冷却剂腔活性区和冷却剂出口；所述冷却剂入口和所述冷却剂出口均沿所述双极板的长边开设；所述燃料腔包括依次连通的燃料入口、燃料腔活性区和燃料出口；所述燃料入口和所述燃料出口均沿所述双极板的短边开设；所述燃料入口的长度为所述双极板的短边长度的三分之一；所述燃料出口与所述燃料入口形状和尺寸相同。2.根据权利要求1所述的有利于长堆流量分配的双极板结构，其特征在于，所述氧化剂入口和所述氧化剂出口均设置有加强筋结构，所述加强筋结构的宽度为4～6mm；所述氧化剂入口和所述氧化剂出口的各顶角均为倒圆角结构。3.根据权利要求1所述的有利于长堆流量分配的双极板结构，其特征在于，所述氧化剂入口和所述氧化剂出口分别依次通过氧化剂反口和氧化剂分配区连通至所述氧化剂腔活性区；所述氧化剂入口相应的所述氧化剂反口与所述氧化剂入口靠近相应的所述氧化剂反口一侧的边缘相平行且长度相同；所述氧化剂出口相应的所述氧化剂反口与所述氧化剂出口靠近相应的所述氧化剂反口一侧的边缘相平行且长度相同。4.根据权利要求3所述的有利于长堆流量分配的双极板结构，其特征在于，所述氧化剂反口的宽度为0.5～2mm；所述氧化剂分配区沿所述双极板长度方向上的最...

【专利技术属性】
技术研发人员：王舒婷，姜炜，程月洲，张涛，付宇，
申请(专利权)人：广州骥翀氢能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：