一种燃料电池双极板的制作方法

本发明属于燃料电池技术领域。确切的说涉及燃料电池双极板及双极板流场。

背景技术：

目前，质子交换膜燃料电池的双极板结构，有蛇型、交指型、树叶等，其中蛇形沟槽结构简单，阳极轴向传质稳定，阴极排水效果较好，此结构应用最广泛。但蛇形结构的阴极沟槽行程较长，较大的沿程损失导致压力降偏高，这样会给阴极供气的气泵带来较大负担，因此阴极必须设置新型的结构简单、流动阻力小、排水性好的沟槽结构；蛇形结构的阳极沟槽平行排列的结构特性导致阳极沟槽的下游区域浓度较低，轴向传质效果较差，尤其在大功率燃料电池的长极板上暴露的不足更加突出，因此设置新型阳极流场，保证整个极板阳极的燃料浓度均匀一致，进一步改善轴向传质效果，进而提高燃料利用率。

技术实现要素：

为克服现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种燃料电池用双极板。

本发明采用以下技术方案来实现：

一种燃料电池双极板，于双极板的两侧表面均设有蛇形流场区域，每个蛇形流场区域包括n条以上从左至右平行设置的长条状凸台，n为大于等于2的整数，凸台两侧均设有沟槽，沟槽通过凸台相间隔，从左至右沟槽依次首尾相接，形成一条左侧为进口、右侧为出口的蛇形沟槽，即主蛇形流场；于从左至右计奇数凸台中任一1个以上的凸台上或偶数凸台中任一1个以上的凸台上设有与凸台平行的长条状沟槽，每个凸台上的沟槽数量为2个以上的偶数个，从右至左沟槽依次首尾相接，形成一条右侧为进口、左侧为出口的补偿蛇形流场。

主蛇形流场的进口与补偿蛇形流场进口通过沟槽相连通，主蛇形流场的出口与补偿蛇形流场出口通过沟槽相连通。

从左至右计的奇数凸台的一端相连，从左至右计的偶数凸台的一端相连，于主蛇形流场与补偿蛇形流场之间形成一条连续蛇形凸台上主蛇形流场的进口与补偿蛇形流场进口通过沟槽相连通，于主蛇形流场与补偿蛇形流场之间的一条连续蛇形凸台上设置有第二蛇形流场，第二蛇形流场的左侧端口与所述补偿蛇形流场的出口相连通，形成第二补偿蛇形流场，第二蛇形流场的右侧端口即所形成的第二补偿蛇形流场的出口，第二补偿蛇形流场的出口与主蛇形流场的出口通过沟槽相连通。即，主蛇形流场为蛇形沟槽形式，补偿蛇形流场以直线路径从主蛇形流场蛇形沟槽末端区域向上游穿插于主蛇形流场的蛇形沟槽之间，对主蛇形流场的蛇形沟槽进行浓度补偿，直至主蛇形流场的蛇形沟槽开始端区域后再沿原路蛇形返回，与主蛇形流场的蛇形沟槽末端汇合，同时汇入出口。

所述双极板两侧表面的蛇形流场区域分别为1个以上。当双极板为长方形时，为进一步调高补偿效果，可将双极板两侧表面的蛇形流场区域设置为2个以上。

所述双极板两侧表面的蛇形流场区域为2个以上时，各蛇形流场区域的主蛇形流场的进口、补偿蛇形流场进口分别通过沟槽相连通。

所述主蛇形流场的长度与所述补偿蛇形流场的长度相等。可以通过以下方式来实现，即主蛇形流场中蛇形沟槽往复的路径次数要比补偿流场的沟槽多，以补偿补偿流场蛇形沟槽从主蛇形流场的蛇形沟槽末端区域回到始端区域的折返路径长度。

与现有技术相比，本发明所述双极板能提高燃料的利用率，降低辅助设备如燃料泵或气体泵的能耗，促进电极轴向传质，提高燃料电池性能，并且易于加工，便于大规模生产。

附图说明

图1.阳极流场沟槽示意图；

图中，1.主蛇形流场；2.补偿蛇形流场；3.第二蛇形流场；

图2.阴极流场沟槽示意图；

图中，1.主蛇形流场；2.补偿蛇形流场；3.第二蛇形流场。

具体实施方式

实施例

双极板以石墨为原料，蛇形流场区域利用雕刻机雕刻于石墨板正反两面，蛇形流场区域示意图如图1和图2所示。

图1为阳极流场沟槽示意图。如图所示，双极板的阳极蛇形流场区域包括20条从左至右平行设置的长条状凸台，凸台两侧均设有沟槽，沟槽通过凸台相间隔，从左至右沟槽依次首尾相接，形成一条左侧为进口、右侧为出口的蛇形沟槽，即主蛇形流场；于从左至右计的第8、12、16个凸台上设有与凸台平行的长条状沟槽，每个凸台上的沟槽数量为2个，从右至左沟槽依次首尾相接，形成一条右侧为进口、左侧为出口的补偿蛇形沟槽，于从左至右计的第4、8、12、16个凸台上主蛇形流场与补偿蛇形沟槽之间的一条连续蛇形凸台上设置有第二蛇形流场，第二蛇形流场的左侧端口与所述补偿蛇形流场的出口相连通，形成第二补偿蛇形流场，第二蛇形流场的右侧端口即所形成的第二补偿蛇形流场的出口，第二补偿蛇形流场的出口与主蛇形流场的出口通过沟槽相连通。

图2为阴极流场沟槽示意图。如图所示，双极板阴极蛇形流场区域包括6条从左至右平行设置的长条状凸台，凸台两侧均设有沟槽，沟槽通过凸台相间隔，从左至右沟槽依次首尾相接，形成一条左侧为进口、右侧为出口的蛇形沟槽，即主蛇形流场；补偿蛇形流场与主蛇形流场的进口平行设置，并进入从左至右计的第4个凸台上，第4个凸台上设置有2条与凸台平行的长条状补偿沟槽，从右至左沟槽依次首尾相接，形成一条右侧为进口、左侧为出口的补偿蛇形流场，右侧进口与进入第4凸台的蛇形补偿流场进口相连通，左侧出口进入第2凸台后蛇形折返，与设置于第4凸台上的位于主蛇形流场与补偿蛇形沟槽之间的一条连续蛇形凸台上的第二蛇形沟槽的左侧端口相连通，形成第二补偿蛇形流场，第二蛇形流场的右侧端口即所形成的第二补偿蛇形流场的出口，第二补偿蛇形流场的出口与主蛇形流场的出口通过沟槽相连通。

采用上述结构的双极板作为直接甲醇燃料电池双极板时，电池性能比相同条件下传统双极板的电池性能和稳定性均有所提高。