燃料电池的金属极板、燃料电池的金属双极板、燃料电池的制作方法_2

文档序号:8414375阅读:来源:国知局
0、阳极金属板;101、燃料气体流道;
[0036]200、阴极金属板;201、氧化气体流道;
[0037]102、冷却液流道;202、第一凸起部;
[0038]106、第二凸起部;001、燃料气体进气流道;
[0039]002、燃料气体直流道;003、燃料气体出气流道;
[0040]OOlr、氧化气体进气流道;002'、氧化气体直流道;
[0041]003r、氧化气体出气流道;103、第一密封凸起;
[0042]203、第二密封凸起;104、第一定位孔;
[0043]105、第二定位孔;204、第三定位孔;
[0044]205、第四定位孔;300、膜电极;
[0045]400、密封垫片;102-1、阳极金属板冷却液流场;
[0046]102-11、第二凸起部流场;102-23、阴极金属板流场进出口;
[0047]102-13、阳极金属板流场进出口;102-2、阴极金属板冷却液流场;
[0048]102-21、第一凸起部流场。
【具体实施方式】
[0049]需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请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发明。
[0050]如图5所不,本实施例提供了一种金属极板,该金属极板具有第一表面和第二表面,第一表面上具有冲压形成的并行设置的第一流道,第二表面上具有冲压形成的并行设置的第二流道,第二流道为直线流道,第二流道与第一流道交叉设置,且第二流道的深度小于第一流道的深度。优选地,第二流道的深度为第一流道的深度的30%-70%。冲压机冲在该金属极板的第二表面进行两次冲压操作,第一次冲压操作以在第一表面上形成第一流道,然后进行第二次冲压操作以形成第二流道。在本发明的技术方案中,金属极板不限于应用冲压加工工艺一种方式进行加工金属极板,其他作用效果等同的加工方式也应该归入本发明的技术方案的保护范围。
[0051 ] 在本实施例中的燃料电池所应用的燃料气体优选为氢气,氧化气体优选为空气。由于第二流道与第一流道交叉设置即燃料电池中冷却液流道为该第二流道,经由第二流道流通的冷却液能够更加迅速、均匀地将燃料电池内能量转化过程中产生的热量,从而延长燃料电池的使用寿命。进一步地,由于使用金属极板作为燃料电池的内部零部件,使得燃料电池的电池堆的体积大大减小,从而较好地提高了燃料电池的功率密度。
[0052]在本实施例中,第二流道与第一流道垂直交叉设置。这样可以减少冷却液在冷却液流道中的流动长度,从而降低液体压降,继而降低泵耗。
[0053]结合参见图5和图6所示,本实施例提供了一种燃料电池的金属双极板。该燃料电池的金属双极板包括阳极金属板100和阴极金属板200。阳极金属板100阳极金属板100的第一表面具有多个燃料气体流道101,阴极金属板200阴极金属板200的第一表面具有多个氧化气体流道201,阴极金属板200与阳极金属板100叠置,且阴极金属板200的第二表面与阳极金属板100的第二表面彼此相对,阴极金属板200的第二表面与阳极金属板100的第二表面之间形成多个冷却液流道102。其中,阳极金属板100和阴极金属板200的其中之一为前述的金属极板,冷却液流道102由金属极板的第二流道形成。当阳极金属板100与阴极金属板200也可以同时选用前述的金属极板,这样,阳极金属板100和阴极金属板200叠置后形成的冷却液流道102的流道空间更大,从而允许通过更大流量的冷却液,因此可以更迅速地将燃料电池内产生的热量带走。
[0054]在本实施例中,阳极金属板100的第一表面上具有冲压形成的并行设置的多个燃料气体流道101,阴极金属板200的第一表面具有冲压形成的并行设置的多个氧化气体流道201,多个燃料气体流道101的延伸方向与多个氧化气体流道201的延伸方向一致。这样设计的好处是方便阳极金属板100和阴极金属板200的加工,阳极金属板100上的燃料气体流道101以及阴极金属板200上的氧化气体流道201均通过第一次冲压操作的冲压工具及冲压参数冲压所需的冲压力矩、冲压时间间隔等参数即可完成加工。
[0055]结合参见图5至图11所示,阴极金属板200上冲压成型有多个底部中空的第一凸起部202,相邻两个第一凸起部202之间形成氧化气体流道201,阳极金属板100上冲压成型有多个底部中空的第二凸起部106,相邻两个第二凸起部106之间形成燃料气体流道101,第二凸起部106的中空的底部与第一凸起部202的中空的底部连通,并连通冷却液流道102以形成冷却液流场。当阳极金属板100与阴极金属板200叠置在一起后,阳极金属板100与阴极金属板200上被冲压形成的第一凸起部202、第二凸起部106的中空的底部之间被冲压形成的冷却液流道102贯通,从而在阳极金属板100与阴极金属板200之间形成了网状的冷却液流场。冷却液流场对燃料电池具有更大程度的热交换能力,因而冷却液流场能够更均匀地带走燃料电池内部的热量。
[0056]如图9所示,图9为金属极板的第二表面上的冷却液流场的分布示意图,即阳极金属板冷却液流场102-1的分布示意图。阳极金属板100上的阳极金属板冷却液流场102-1的第二凸起部流场102-11由第二凸起部106的中空的底部形成,由于冷却液流道102与燃料气体流道101交叉设置,因此各第二凸起部流场102-11之间被冷却液流道102贯通,从而形成网状的阳极金属板冷却液流场102-1。优选地,阳极金属板冷却液流场102-1具有多个阳极金属板流场进出口 102-13,多个阳极金属板流场进出口 102-13均是通过冲压加工形成。如图10所示,同样地,阴极金属板200上冲压形成氧化气体流道201后,冲压得到的第一凸起部202,该第一凸起部202的中空的底部形成阴极金属板冷却液流场102-2,即与阳极金属板100上的第二凸起部流场102-11相对应且连通的第一凸起部流场102-21。另夕卜,与阳极金属板冷却液流场102-1的阳极金属板流场进出口 102-13相同,阴极金属板流场进出口 102-23也有多个,并通过冲压加工的方式进行加工。
[0057]如图11所示,阳极金属板100与阴极金属板200叠置后,阳极金属板冷却液流道102-1与阴极金属板冷却液流道102-2形成如图11所示的网状冷却液流动腔体(即冷却液流场)。冷却液流场中冷却液位单方向流通,如图11所示,图中空心箭头表示冷却液的流动方向,并且示出了冷却液进口方向和冷却液出口方向。
[0058]如图8所示,各燃料气体流道101与各氧化气体流道201 —一对应,且各燃料气体流道101的底部与相应的氧化气体流道201的底部之间密封接触。这样可以尽可能地提高金属双极板的力学强度,使得燃料电池在搬运过程中具有足够的强度,从而不易损坏。
[0059]结合参见图5和图6所示,燃料气体流道101包括顺次连通的燃料气体进气流道
001、燃料气体直流道002与燃料气体出气流道003,每个燃料气体进气流道001与相应的多个燃料气体直流道002的第一端连通,多个燃料气体直流道002的第二端与相应的燃料气体出气流道003连通;氧化气体流道201包括顺次连通的氧化气体进气流道001'、氧化气体直流道002 ^与氧化气体出气流道003 ^,每个氧化气体进气流道OOP与相应的多个氧化气体直流道002'的第一端连通,多个氧化气体直流道002'的第二端与相应的氧化气体出气流道003'连通,各氧化气体进气流道001'与各燃料气体进气流道001、各氧化气体直流道002'与各燃料气体直流道002以及各氧化气体出气流道003^与各燃料气体出气流道003均——对应地设置。在本实施例中,每个燃料气体进气流道001、三个燃料气体直流道002与一个对应的燃料气体出气流道003顺次连通。这样可以是进入燃料电池内的燃料气能够更加均匀地扩散,从而更高效率地进行化学能向电能的转换,提高化学反应的速率,增强燃料电池的功能能力。
[0060]结合参见图5至图8所示,阳极金属板100上冲压成型有第一密封凸起103,第一密封凸起103的高度与第二凸起部106的高度相等,燃料气体流道101与冷却液流道102均设置在第一密封凸起103所围绕的区域内;阴极金属板200上冲压成型有第二密封凸起203,第二密封凸起203的高度与第一凸起部202的高度相等,氧化气体流道201设置在第二密封凸起203所围绕的区域内,第二密封凸起203与第一密封凸起103对应地反向凸起。这样可以较好的对燃料电池的内部进行密封,避免燃料电池内的燃料气体和氧化气体泄漏,从而影响燃料电池的正常工作,甚至引起燃料电池报废。
[0061]当阳极金属板100与阴极金属板200叠置在一起之后,阳极金属板100上的燃料气体进口 Al与阴极
当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1