一种质子交换膜燃料电池用金属双极板的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种质子交换膜燃料电池用金属双极板。
【背景技术】
[0002]燃料电池是通过电催化反应将氧化剂和还原剂的化学能直接转换成电能的装置，是一种高效、安全、清洁、灵活的新型发电技术。其中的质子交换膜燃料电池因其具有效率高、能量密度大、反应温度低、无噪音、无污染等显著优点而在地面发电站、电动车和便携式电源等方面具有广泛的应用前景。燃料电池内部主要由质子交换膜、电化学反应催化剂、扩散层和双极板组成。当燃料电池工作时，其内部发生下述反应过程:反应气体在扩散层内扩散，当反应气体到达催化层时，在催化层内被催化剂吸附并发生电催化反应；阳极反应生成的质子通过质子交换膜内传递到阴极侧，电子经外电路到达阴极，同氧分子反应结合成水，同时放出热量。电极反应为:
[0003]阳极(负极):H2— 2H++2e
[0004]阴极(正极):l/202+2H++2e— H20
[0005]电池反应:Η2+1/202— H20
[0006]常见的金属双极板设计如专利:201410051270.5、201410054586.X、201010288866.9，阳极单极板和阴极单极板的流道是镜像设计的，即双极板一侧的凹槽和另外一侧的凹槽相接触，双极板一侧的凸起和另外一侧的凸起相离开，中间形成通道流通冷却液，此种结构设计，使得双极板的高度较高，进而使得燃料电池的体积较大，从而降低了燃料电池的体积比功率。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的目的在于提供一种能够有效降低双极板高度，进而有效减少燃料电池体积，提高燃料电池体积比功率的金属双极板。
[0008]为达此目的，本实用新型采用以下技术方案:
[0009]一种质子交换膜燃料电池用金属双极板，包括相互配合的阳极单极板和阴极单极板，所述阳极单极板一侧的凸起与所述阴极单极板一侧的凹槽相配合，配合后的凹槽和凸起之间设置有便于冷却液流通的间隙。
[0010]其中，还包括设置在所述阳极单极板和阴极单极板之间的冷却液流场密封胶层。
[0011]其中，还包括分别涂覆于装配后的阳极单极板和阴极单极板另一侧的阳极单极板密封胶层和阴极单极板密封胶层。
[0012]其中，所述阳极单极板和阴极单极板采用不锈钢板材一体冲压而成，且所述阳极单极板和阴极单极板的板厚均大于0.05mm小于0.3_。
[0013]其中，所述阳极单极板和阴极单极板上分别设置有燃料进口和燃料出口、氧化剂进口和氧化剂出口、冷却液进口和冷却液出口、以及流道。
[0014]其中，所述阳极单极板和阴极单极板的两端分别设置有用于使进入的燃料、氧化剂形成紊流且均匀地分配到流道内的凹凸点，以及使得离入口处较远距离的流道也能分配到足够的燃料的导向筋。
[0015]其中，所述阳极单极板和阴极单极板的另一侧分别设置有提高导电性能的镀金层O
[0016]其中，所述间隙设置于所述凹槽的底部和所述凸起的顶部之间。
[0017]本实用新型的有益效果:本实用新型包括相互配合的阳极单极板和阴极单极板，所述阳极单极板一侧的凸起与所述阴极单极板一侧的凹槽相配合，配合后的凹槽和凸起之间设置有便于冷却液流通的间隙。凸起和凹槽相配合，能够有效降低双极板高度，进而有效减少燃料电池体积，凸起和凹槽之间的间隙设置，能够有利于冷却液的流动，本实用新型有效降低双极板高度，进而有效减少燃料电池体积，提高燃料电池体积比功率。
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型一种质子交换膜燃料电池的剖面图。
[0019]图2是图1中金属双极板的分解图。
[0020]图3是阳极单极板的轴测图。
[0021]图4是阴极单极板的轴测图。
[0022]图中:1.后端金属板、311.阳极催化剂层、312.质子交换膜、313.阴极催化剂层、4.阳极单极板、42.导向筋、43.凹凸点、5.阴极单极板、51.间隙、7.前端金属板、8.单极板密封胶层、9.阴极单极板密封胶层。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本实用新型的技术方案。
[0024]如图1至图4所示，一种质子交换膜燃料电池用金属双极板，包括相互配合的阳极单极板4和阴极单极板5，所述阳极单极板4 一侧的凸起与所述阴极单极板5 —侧的凹槽相配合，配合后的凹槽和凸起之间设置有便于冷却液流通的间隙51，所述间隙51设置于所述凹槽的底部和所述凸起的顶部之间。
[0025]进一步优选的，还包括设置在所述阳极单极板4和阴极单极板5之间的冷却液流场密封胶层10，分别涂覆于装配后的阳极单极板4和阴极单极板5另一侧的阳极单极板密封胶层8和阴极单极板密封胶层9。
[0026]进一步优选的，所述阳极单极板4和阴极单极板5采用不锈钢板材一体冲压而成，且所述阳极单极板4和阴极单极板5的板厚大于0.1mm小于0.2_。
[0027]进一步优选的，所述阳极单极板4和阴极单极板5上分别设置有燃料进口和燃料出口、氧化剂进口和氧化剂出口、冷却液进口和冷却液出口、以及流道。阳极单极板和阴极单极板的流道设计成同向而非镜像，将阳极单极板和阴极单极板对齐压合，使用硅胶粘结，形成双极板，在双极板的两面涂覆密封胶，此种金属双极板比镜像流道叠加结合的双极板高度更小，可以使电池的体积比功率值更大。
[0028]进一步优选的，所述阳极单极板4和阴极单极板5的两端分别设置有用于使进入的燃料、氧化剂形成紊流且均匀地分配到流道内的凹凸点43，以及使得离入口处较远距离的流道也能分配到足够的燃料的导向筋42。两块单极板上的流场是相同的，在出入口处设计有凹凸点，用以使进入的燃料、氧化剂形成紊流，更均匀地分配到单极板中部的流道，在出入口处还设计有导向筋，使在离开入口处较远距离的流道也能分配到足够的燃料，中间部分的流道均为波浪形。
[0029]在双极板的中间，流道相叠加处有缝隙，用于流通冷却液，冷却液依靠密封胶来导向，从靠下方的冷却液入口进入，从流道的底部通过每根流道，流向上方，再从上方的冷却液出口排出。此种金属双极板为三进三出结构，实现两板三场功能。
[0030]进一步优选的，所述阳极单极板4和阴极单极板5的另一侧分别设置有提高导电性能的镀金层。
[0031]进一步优选的，双极板的阳极单极板4的上方依次设置有阳极催化剂层311、质子交换膜312、阴极催化剂层313、阴极单极板5及后端金属板1，
[0032]双极板的阴极单极板5的下方依次设置有阴极催化剂层313、质子交换膜312、阳极催化剂层311、阳极单极板4及前端金属板7。
[0033]通过上述结构依此组成质子交换膜燃料电池。
[0034]以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它【具体实施方式】，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种质子交换膜燃料电池用金属双极板，包括相互配合的阳极单极板(4)和阴极单极板(5)，其特征在于:所述阳极单极板(4) 一侧的凸起与所述阴极单极板(5) —侧的凹槽相配合，配合后的凹槽和凸起之间设置有便于冷却液流通的间隙(51)。2.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池用金属双极板，其特征在于:还包括设置在所述阳极单极板(4)和阴极单极板(5)之间的冷却液流场密封胶层(10)。3.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池用金属双极板，其特征在于:还包括分别涂覆于装配后的阳极单极板(4)和阴极单极板(5)另一侧的阳极单极板密封胶层(8)和阴极单极板密封胶层(9)。4.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池用金属双极板，其特征在于:所述阳极单极板(4)和阴极单极板(5)采用不锈钢板材一体冲压而成，且所述阳极单极板(4)和阴极单极板(5)的板厚均大于0.05mm小于0.3_。5.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池用金属双极板，其特征在于:所述阳极单极板(4)和阴极单极板(5)上分别设置有燃料进口和燃料出口、氧化剂进口和氧化剂出口、冷却液进口和冷却液出口、以及流道。6.根据权利要求5所述的一种质子交换膜燃料电池用金属双极板，其特征在于:所述阳极单极板(4)和阴极单极板(5)的两端分别设置有用于使进入的燃料、氧化剂形成紊流且均匀地分配到流道内的凹凸点(43)，以及使得离入口处较远距离的流道也能分配到足够的燃料的导向筋(42)。7.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池用金属双极板，其特征在于:所述阳极单极板(4)和阴极单极板(5)的另一侧分别设置有提高导电性能的镀金层。8.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池用金属双极板，其特征在于:所述间隙(51)设置于所述凹槽的底部和所述凸起的顶部之间。
【专利摘要】本实用新型公开了一种质子交换膜燃料电池用金属双极板，包括相互配合的阳极单极板和阴极单极板，所述阳极单极板一侧的凸起与所述阴极单极板一侧的凹槽相配合，配合后的凹槽和凸起之间设置有便于冷却液流通的间隙。凸起和凹槽相配合，能够有效降低双极板高度，进而有效减少燃料电池体积，凸起和凹槽之间的间隙设置，能够有利于冷却液的流动，本实用新型有效降低双极板高度，进而有效减少燃料电池体积，提高燃料电池体积比功率。
【IPC分类】H01M4/86
【公开号】CN204668393
【申请号】CN201520346738
【发明人】顾荣鑫, 陶少龙, 张超, 章嵩松, 管俊生, 靳宏建
【申请人】昆山弗尔赛能源有限公司
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年5月26日