System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种燃料电池双极板流场结构及燃料电池堆制造技术_技高网

一种燃料电池双极板流场结构及燃料电池堆制造技术

技术编号:43907217 阅读:8 留言:0更新日期:2025-01-03 13:16
本发明专利技术公开了一种燃料电池双极板流场结构及燃料电池堆,包括相叠设置的阴极单极板和阳极单极板,阴极单极板外侧为空气流场,在空气流场侧包括依次交错设置的多个阴极板凸脊和阴极板流道槽,相邻的两个阴极板流道槽的深度不同,多个阴极板流道槽的深度呈深、浅交错式分布;阳极单极板外侧为燃料气体流场,阳极单极板在燃料气体流场侧包括依次交错设置的多个阳极板凸脊和阳极板流道槽,相邻的两个阳极板凸脊的宽度不同,多个阳极板凸脊的宽度呈宽、窄交错式分布;多个阴极板流道槽与多个阳极板凸脊的位置一一对应;该双极板的强度高,应用于燃料电池堆时,可以提高电堆体积功率密度,提高燃料电池的反应速率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及燃料电池,具体涉及一种燃料电池双极板流场结构及燃料电池堆


技术介绍

1、随着新能源行业的持续发展,燃料电池应用场景越来越广泛。燃料电池是一种可以将氢气等反应燃料通过电化学反应将化学能直接转化为电能的能量转换装置,因其具有功率密度高、启动速度快、转换效率高、环境污染小、原料易得、清洁高效等优点在未来具有广泛的发展应用前景。

2、燃料电池包括膜电极和双极板,双极板固定于膜电极的两侧,起到分隔氧化剂、还原剂和冷却液的作用。膜电极包括气体扩散层和催化层,氧化剂或还原剂穿过气体扩散层在催化层进行反应,反应会有水生成。其中冲压成型的极板气侧和水侧在结构上互相影响,极板上气侧的脊背结构在水路为流道槽结构,这些结构在双极板上构成冷却水流通的通路。

3、现有的冲压阴阳极板大多采用所有流道槽深度都一致的结构,难以使反应气体实现相邻流道槽间的流动,也就不利于排除脊下扩散层中的液态水,液态水的积聚会降低燃料电池的性能,且极板组合强度不高,受到冲击或颠簸易出现散架漏气等现象,进一步降低电池的电化学性能。


技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一种燃料电池双极板流场结构及燃料电池堆,解决以下技术问题:

2、如何提高燃料电池双极板流场结构的强度性能和电化学性能。

3、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现:

4、第一方面,本专利技术公开了一种燃料电池双极板流场结构,包括相叠设置的阴极单极板和阳极单极板,二者之间形成冷却水流场;p>

5、所述阴极单极板外侧为空气流场,所述阴极单极板在空气流场侧包括依次交错设置的多个阴极板凸脊和阴极板流道槽,相邻的两个阴极板流道槽的深度不同,任意一个阴极板流道槽分别与相隔的两个阴极板流道槽深度相同,以使多个阴极板流道槽的深度呈深、浅交错式分布;

6、所述阳极单极板外侧为燃料气体流场,所述阳极单极板在燃料气体流场侧包括依次交错设置的多个阳极板凸脊和阳极板流道槽,相邻的两个阳极板凸脊的宽度不同,任意一个阳极板凸脊分别与相隔的两个阳极板凸脊的宽度相同,以使多个阳极板凸脊的宽度呈宽、窄交错式分布;

7、多个阴极板流道槽与多个阳极板凸脊的位置一一对应。

8、在本专利技术更进一步的方案中:较深的阴极板流道槽与较窄的阳极板凸脊的位置对应,较浅的阴极板流道槽与较宽的阳极板凸脊的位置对应。

9、在本专利技术更进一步的方案中:较深的阴极板流道槽在冷却水流场侧形成凸脊,较窄的阳极板凸脊在冷却水流场侧形成凹槽,所述凸脊嵌设贴合于对应的所述凹槽中,形成嵌套结构。

10、在本专利技术更进一步的方案中:一个较宽的阳极板凸脊及其两侧的阳极板流道槽

11、与

12、一个较浅的阴极板流道槽及其两侧的阴极板凸脊之间在冷却水流场侧形成冷却剂腔。

13、在本专利技术更进一步的方案中:较深的阴极板流道槽的深度范围为0.3-0.5mm,较浅的阴极板流道槽的深度范围为0.2-0.3mm。

14、在本专利技术更进一步的方案中:相邻的两个阴极板流道槽的宽度相同;相邻的两个阴极板凸脊的宽度相同、高度相同。

15、在本专利技术更进一步的方案中:较窄的阳极板凸脊的宽度范围为0.5-1.0mm,较宽的阳极板凸脊的宽度范围为0.6-1.2mm;所述阳极板流道槽的深度范围为0.2-0.35mm。

16、在本专利技术更进一步的方案中:相邻的两个阳极板凸脊的高度相同;相邻的两个阳极板流道槽的宽度相同、深度相同。

17、在本专利技术更进一步的方案中:所述阴极单极板和阳极单极板的加工方式包括冲压成型、模压成型、蚀刻成型。

18、第二方面,本专利技术还公开了一种燃料电池堆,包括串联堆叠的双极板和膜电极,所述双极板为如上所述的燃料电池双极板流场结构。

19、本专利技术的有益效果:

20、(1)本专利技术的燃料电池双极板流场结构中,阴极单极板上相邻的两个阴极板流道槽的深度不同,阳极板凸脊的宽度不同,较深的阴极板流道槽在冷却水流场中形成了凸脊,较窄的阳极板凸脊在冷却水流场中形成了凹槽,凸脊嵌设于对应的所述凹槽中所形成的嵌套结构在双极板中一方面起到了定位的作用,且通过这些嵌套结构的定位,使得阴极单极板和阳极单极板形成了稳定的冷却水腔,这些冷却水腔可作为冷却液流通的通道;另一方面,阴极板流道槽形成的凸脊与阴极板流道槽形成的凹槽紧密贴合连接,形成双极板的电子通路;另外,嵌套结构也加强了双极板的结构强度,支撑起了冷却液腔体的同时对膜电极起支撑作用。

21、(2)本专利技术的燃料电池堆中,由于相邻的阴极板流道槽的深度呈现出深、浅交替变化,相邻的阳极板凸脊的宽度呈现出窄、宽交替变化,可以使得较深的阴极板流道槽在冷却水流场中形成了凸脊,较窄的阴极板流道槽在冷却水流场中形成了凹槽,凸脊嵌设于对应的所述凹槽中实现了双极板组合结构,该嵌合结构可以使得双极板整体厚度更小,有利于减小电堆堆芯长度,进而提高电堆体积功率密度。

22、(3)本专利技术的燃料电池堆中,由于相邻的阴极板流道槽的深度呈现出深、浅交替变化,可以使得气体在相邻阴极板流道槽中的流速不同,可以促进流速快的阴极板流道槽的槽间气体流动流经脊下扩散层,将脊下扩散层中积聚的水吹向相邻的流速慢的阴极板流道槽,并跟随流道槽气体排出,可防止因积水影响反应的进行,提高燃料电池的反应速率。

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【技术保护点】

1.一种燃料电池双极板流场结构,其特征在于,包括相叠设置的阴极单极板(1)和阳极单极板(2),二者之间形成冷却水流场;

2.根据权利要求1所述的燃料电池双极板流场结构,其特征在于,较深的阴极板流道槽(102)与较窄的阳极板凸脊(201)的位置对应,较浅的阴极板流道槽(102)与较宽的阳极板凸脊(201)的位置对应。

3.根据权利要求2所述的燃料电池双极板流场结构,其特征在于,较深的阴极板流道槽(102)在冷却水流场侧形成凸脊,较窄的阳极板凸脊(201)在冷却水流场侧形成凹槽,所述凸脊嵌设贴合于对应的所述凹槽中,形成嵌套结构。

4.根据权利要求2所述的燃料电池双极板流场结构,其特征在于,一个较宽的阳极板凸脊(201)及其两侧的阳极板流道槽(202)

5.根据权利要求2所述的燃料电池双极板流场结构,其特征在于,较深的阴极板流道槽(102)的深度范围为0.3-0.5mm,较浅的阴极板流道槽(102)的深度范围为0.2-0.3mm。

6.根据权利要求5所述的燃料电池双极板流场结构,其特征在于,相邻的两个阴极板流道槽(102)的宽度相同;相邻的两个阴极板凸脊(101)的宽度相同、高度相同。

7.根据权利要求2所述的燃料电池双极板流场结构,其特征在于,较窄的阳极板凸脊(201)的宽度范围为0.5-1.0mm,较宽的阳极板凸脊(201)的宽度范围为0.6-1.2mm;所述阳极板流道槽(202)的深度范围为0.2-0.35mm。

8.根据权利要求7所述的燃料电池双极板流场结构,其特征在于,相邻的两个阳极板凸脊(201)的高度相同;相邻的两个阳极板流道槽(202)的宽度相同、深度相同。

9.根据权利要求1所述的燃料电池双极板流场结构,其特征在于,所述阴极单极板(1)和阳极单极板(2)的加工方式包括冲压成型、模压成型、蚀刻成型。

10.一种燃料电池堆,包括串联堆叠的双极板和膜电极,其特征在于,所述双极板为权利要求1-7任一所述的燃料电池双极板流场结构。

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【技术特征摘要】

1.一种燃料电池双极板流场结构,其特征在于,包括相叠设置的阴极单极板(1)和阳极单极板(2),二者之间形成冷却水流场;

2.根据权利要求1所述的燃料电池双极板流场结构,其特征在于,较深的阴极板流道槽(102)与较窄的阳极板凸脊(201)的位置对应,较浅的阴极板流道槽(102)与较宽的阳极板凸脊(201)的位置对应。

3.根据权利要求2所述的燃料电池双极板流场结构,其特征在于,较深的阴极板流道槽(102)在冷却水流场侧形成凸脊,较窄的阳极板凸脊(201)在冷却水流场侧形成凹槽,所述凸脊嵌设贴合于对应的所述凹槽中,形成嵌套结构。

4.根据权利要求2所述的燃料电池双极板流场结构,其特征在于,一个较宽的阳极板凸脊(201)及其两侧的阳极板流道槽(202)

5.根据权利要求2所述的燃料电池双极板流场结构,其特征在于,较深的阴极板流道槽(102)的深度范围为0.3-0.5mm,较浅的阴极板流道槽(102)的深度范围为0.2-0.3mm。...

【专利技术属性】
技术研发人员:张林松杨宜勇郑子涛潘永志王朝云
申请(专利权)人:安徽明天氢能科技股份有限公司
类型:发明
国别省市:

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