一种燃料电池双极板的制作方法

文档序号:17366902发布日期:2019-04-09 22:34阅读:148来源:国知局
一种燃料电池双极板的制作方法

本实用新型涉及燃料电池领域,具体涉及一种燃料电池双极板。



背景技术:

燃料电池是一种将氢气和氧气中的化学能转化成电能的发电装置。由于其是电化学反应,无燃烧放热,不受“卡诺循环”限制,因此能量转换效率要高出普通热机。除此之外,燃料电池还具有无污染、噪声低、可靠性高等优点,在汽车、航天以及固定以及便携式发电设备等领域具有十分广阔的市场前景。

作为PEMFC的关键部件,双极板的主要功能室分隔反应气体、均匀导入反应气体、收集并传导电流、支撑膜电极、实现整个燃料电池系统快速散热和排水。通常,大功率燃料电堆是由几十至几百片单电池串联组成。而金属双极板因其机械性能、加工性能、导电性等都十分优异,易于批量化生产降低成本,已成为了替代石墨双极板的最佳选择。

燃料电池中,双极板中阴阳单极板、双极板与膜电极之间必须密封良好,以保证燃料、氧化剂以及冷却介质在各自腔室中流动而不会发生互串与渗漏。金属双极板主要以冲压成型为主,因此对燃料电池极板设计要求比较高,不仅要保证气体分布的均匀性,还要保证气体进出口的密封性。传统进气口结构中密封圈直接压在流道上,此种方式不仅容易造成密封圈陷入流道沟槽中,导致气体流入受阻,另一方面,容易造成密封失效,直接影响燃料电池安全。



技术实现要素:

本实用新型的目的是提供一种燃料电池双极板,解决现有技术中存在的技术问题。

为了实现上述目的,本实用新型提供的一种燃料电池双极板,包括相互连接的阴极板和阳极板,

所述阳极板具有阳极板第一表面和阳极板第二表面,该阳极板第一表面具有封闭环状的阳极板密封槽,该阳极板密封槽构造出多个围合区域;该围合区域包括分别位于所述阳极板横向两侧的阳极板第一共工腔室区、阳极板第二共工腔室区,所述阳极板第一共工腔室区、阳极板第二共工腔室区分别包括沿所述阳极板纵向布置的阳极板第一还原剂共工腔室、阳极板第一氧化剂共工腔室、阳极板第一冷却介质共工腔室以及阳极板第二还原剂共工腔室、阳极板第二氧化剂共工腔室、阳极板第二冷却介质共工腔室,所述围合区域还包括位于阳极板第一共工腔室区、阳极板第二共工腔室区之间的阳极板反应区,该阳极板反应区邻近所述阳极板第一还原剂共工腔室、阳极板第二还原剂共工腔室的两侧分别具有阳极板还原剂入口和阳极板还原剂出口;所述阳极板还原剂入口与所述阳极板第一还原剂共工腔室之间具有间隙,该间隙设有相对于所述阳极板第一表面凸起的阳极板第一凸台,该阳极板第一凸台具有至少一个相对于所述阳极板第一凸台凹陷的阳极板还原剂入口流道支撑;所述阳极板还原剂出口与所述阳极板第二还原剂共工腔室之间具有间隙,该间隙设有相对于所述阳极板第一表面凸起的阳极板第二凸台;所述阳极板反应区分别与所述阳极板第一氧化剂共工腔室、阳极板第二氧化剂共工腔室之间具有相对于所述阳极板第一表面凸起的阳极板第三凸台、阳极板第四凸台;

所述阴极板具有阴极板第一表面和阴极板第二表面,该阴极板第一表面具有封闭环状的阴极板密封槽,该阴极板密封槽构造出多个围合区域;该围合区域包括分别位于所述阴极板横向两侧的阴极板第一共工腔室区、阴极板第二共工腔室区,所述阴极板第一共工腔室区、阴极板第二共工腔室区分别包括沿所述阴极板纵向布置的阴极板第一还原剂共工腔室、阴极板第一氧化剂共工腔室、阴极板第一冷却介质共工腔室以及阴极板第二还原剂共工腔室、阴极板第二氧化剂共工腔室、阴极板第二冷却介质共工腔室,所述围合区域还包括位于阴极板第一共工腔室区、阴极板第二共工腔室区之间的阴极板反应区,该阴极板反应区邻近所述阴极板第一还原剂共工腔室、阴极板第二还原剂共工腔室的两侧分别具有阴极板氧化剂入口和阴极板氧化剂出口;所述阴极板氧化剂入口与所述阴极板第一氧化剂共工腔室之间具有间隙,该间隙设有相对于所述阴极板第一表面凸起的阴极板第一凸台,该阴极板第一凸台具有至少一个相对于所述阴极板第一凸台凹陷的阴极板氧化剂入口流道支撑;所述阴极板氧化剂出口与所述阴极板第二氧化剂共工腔室之间具有间隙,该间隙设有相对于所述阴极板第一表面凸起的阴极板第二凸台;所述阴极板反应区分别与所述阴极板第一还原剂共工腔室、阴极板第二还原剂共工腔室之间具有相对于所述阴极板第一表面凸起的阴极板第三凸台、阴极板第四凸台;

所述燃料电池双极板由所述阴极板和所述阳极板相互叠合而成,所述阴极板第二表面与所述阳极板第二表面相互对置;所述阳极板密封槽构造的围合区域与所述阴极板密封槽构造的围合区域位置相互对应;所述阳极板还原剂入口与所述阴极板第三凸台位置相互对应,所述阳极板还原剂出口与所述阴极板第四凸台位置相互对应;所述阴极板氧化剂入口与所述阳极板第三凸台位置相互对应,所述阴极板氧化剂出口与所述阳极板第四凸台位置相互对应;所述阳极板还原剂入口流道支撑与所述阴极板第一还原剂公共腔室、阴极板反应区之间的所述阴极板密封槽相接触,所述阴极板氧化剂入口流道支撑与所述阳极板第一氧化剂公共腔室、阳极板反应区之间的所述阳极板密封槽相接触。

进一步地,所述阳极板密封槽的围合区域内还具有阳极板第一还原剂导流区和阳极板第二还原剂导流区,所述阳极板第一还原剂导流区和阳极板第二还原剂导流区分别位于所述阳极板反应区的横向两侧,所述阳极板第一还原剂导流区和阳极板第二还原剂导流区一侧连通所述阳极板反应区,另一侧分别连通所述阳极板还原剂入口与阳极板还原剂出口;所述阳极板第一还原剂导流区与所述阳极板反应区相连通的一侧的宽度大于其与所述阳极板还原剂入口相连通的一侧的宽度,所述阳极板第二还原剂导流区与所述阳极板反应区相连通的一侧的宽度大于其与所述阳极板还原剂出口相连通的一侧的宽度;

所述阴极板密封槽的围合区域内还具有阴极板第一还原剂导流区和阴极板第二还原剂导流区,所述阴极板第一还原剂导流区和阴极板第二还原剂导流区分别位于所述阴极板反应区的横向两侧,所述阴极板第一还原剂导流区和阴极板第二还原剂导流区一侧连通所述阴极板反应区,另一侧分别连通所述阴极板氧化剂入口与阴极板氧化剂出口;所述阴极板第一还原剂导流区与所述阴极板反应区相连通的一侧的宽度大于其与所述阴极板氧化剂入口相连通的一侧的宽度,所述阴极板第二还原剂导流区与所述阴极板反应区相连通的一侧的宽度大于其与所述阴极板氧化剂出口相连通的一侧的宽度。

进一步地,所述阳极板第一冷却介质公共腔室位于所述阳极板第一还原剂公共腔室、阳极板第一氧化剂公共腔室之间,所述阳极板第二冷却介质公共腔室位于所述阳极板第二还原剂公共腔室、阳极板第二氧化剂公共腔室之间,所述阳极板第一还原剂公共腔室、阳极板第一氧化剂公共腔室与所述阳极板第二还原剂公共腔室、阳极板第二氧化剂公共腔室相互镜像对称布置;

所述阴极板第一冷却介质公共腔室位于所述阴极板第一还原剂公共腔室、阴极板第一氧化剂公共腔室之间,所述阴极板第二冷却介质公共腔室位于所述阴极板第二还原剂公共腔室、阴极板第二氧化剂公共腔室之间,所述阴极板第一还原剂公共腔室、阴极板第一氧化剂公共腔室与所述阴极板第二还原剂公共腔室、阴极板第二氧化剂公共腔室相互镜像对称布置。

进一步地,所述阳极板第一还原剂导流区具有多道相互间隔布置的阳极板第一条形凸楞,该阳极板第一条形凸楞包括沿所述阳极板长度方向直线延伸的直凸楞,以及与该直凸楞相连接且与该直凸楞相互倾斜设置的斜凸楞,所述阳极板第一条形凸楞之间的间隔被构造成一端连通所述阳极板还原剂入口另一端连通所述阳极板反应区的导流通道;

所述阳极板第二还原剂导流区具有多道相互间隔布置的阳极板第二条形凸楞,该阳极板第二条形凸楞包括沿所述阳极板长度方向直线延伸的直凸楞,以及与该直凸楞相连接且与该直凸楞相互倾斜设置的斜凸楞,所述阳极板第一条形凸楞之间的间隔被构造成一端连通所述阳极板还原剂出口另一端连通所述阳极板反应区的导流通道;

所述阴极板第一氧化剂导流区具有多道相互间隔布置的阴极板第一条形凸楞,该阴极板第一条形凸楞包括沿所述阴极板长度方向直线延伸的直凸楞,以及与该直凸楞相连接且与该直凸楞相互倾斜设置的斜凸楞,所述阴极板第一条形凸楞之间的间隔被构造成一端连通所述阴极板氧化剂入口另一端连通所述阴极板反应区的导流通道;

所述阴极板第二氧化剂导流区具有多道相互间隔布置的阴极板第二条形凸楞,该阴极板第二条形凸楞包括沿所述阴极板长度方向直线延伸的直凸楞,以及与该直凸楞相连接且与该直凸楞相互倾斜设置的斜凸楞,所述阴极板第一条形凸楞之间的间隔被构造成一端连通所述阴极板氧化剂出口另一端连通所述阴极板反应区的导流通道。

进一步地,所述阳极板反应区具有多道沿所述阳极板长度方向直线延伸且间隔布置的阳极板第三凸楞,该阳极板第三凸楞两端分别与所述阳极板第一凸楞和阳极板第二凸楞相连接;

所述阴极板反应区具有多道沿所述阴极板长度方向直线延伸且间隔布置的阴极板第三凸楞,该阴极板第三凸楞两端分别与所述阴极板第一凸楞和阴极板第二凸楞相连接。

进一步地,阳极板还原剂入口流道支撑数量为多个,其沿所述阳极板第一凸台宽度方向间隔布置;

和/或;

阴极板氧化剂入口流道支撑数量为多个,其沿所述阴极板第一凸台宽度方向间隔布置。

进一步地,所述阳极板一侧长边具有若干个相对于所述阳极板第一表面凸起的阳极板巡检插口,所述阴极板一侧边具有若干个相对于所述阴极板第一表面凸起的阴极板巡检插口,所述阳极板巡检插口与所述阴极板巡检插口位置相互对应。

进一步地,所述阳极板巡检插口纵截面为波浪形,所述阴极板巡检插口纵截面为台形;或,所述阳极板巡检插口纵截面为台形,所述阴极板巡检插口纵截面为波浪形。

优选地,所述阳极板的侧边缘与所述阳极板密封槽之间的区域设有若干阳极板内定位孔,所述阴极板的侧边缘与所述阴极板密封槽之间的区域设有若干阴极板内定位孔,该阳极板内定位孔与阴极板内定位孔位置相互对应。

优选地,所述阳极板的侧边缘设有若干阳极板外定位口,所述阴极板的侧边缘设有若干阴极板外定位口,该阳极板外定位口与阴极板外定位口位置相互对应。

本实用新型提供的一种燃料电池双极板,具有如下有益效果:

(1)采用背侧进气结构,通过在相互连接的阳极板阴极板相应位置设置导流与密封的结构,有效防止反应气体与冷却介质的渗漏,保证燃料电池的安全;

(2)本实用新型提供的燃料电池双极板还具有反应介质分布均匀,并且免去了密封圈直接压在流道上,避免反应介质流动不畅影响流动速率与反应效果;

(3)本实用新型提供的燃料电池双极板阳极板阴极板采用相互对称和/或镜像对称的密封结构,有效降低密封部件生产成本;

(4)本实用新型提供的燃料电池双极板设置有定位结构,组合方便;

(5)具有冲压一次成型的巡检插口结构,便于对燃料电池进行检测。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种燃料电池双极板阳极板主视图。

图2为本实用新型提供的一种燃料电池双极板的用于显示阳极板密封槽围合区域内结构的主视图。

图3为本实用新型提供的一种燃料电池双极板阴极板主视图。

图4为本实用新型提供的一种燃料电池双极板的用于显示阴极板密封槽围合区域内结构的主视图。

图5为本实用新型提供的一种燃料电池双极板的用于显示还原剂进场流向的局部纵切示意图。

图6为本实用新型提供的一种燃料电池双极板的用于显示还原剂出场流向的局部纵切示意图。

图7为本实用新型提供的一种燃料电池双极板的用于显示氧化剂进场流向的局部纵切示意图。

图8为本实用新型提供的一种燃料电池双极板的用于显示氧化剂出场流向的局部纵切示意图。

图9为本实用新型提供的一种燃料电池双极板的用于显示阳极板导流区与反应区结构的局部主视图。

图10为本实用新型提供的一种燃料电池双极板的用于显示阴极板导流区与反应区结构的局部主视图。

图11为本实用新型提供的一种燃料电池双极板其中一个巡检插口的纵切剖视图。

图12为本实用新型提供的一种燃料电池双极板的用于显示阳极板冷却介质导流结构的局部示意图。

图中:

11、阳极板第一表面 12、阳极板第二表面 13、阳极板第一共工腔室区 131、阳极板第一还原剂共工腔室 132、阳极板第一氧化剂共工腔室 133、阳极板第一冷却介质共工腔室 14、阳极板第二共工腔室区 141、阳极板第二还原剂共工腔室 142、阳极板第二氧化剂共工腔室 143、阳极板第二冷却介质共工腔室 151、阳极板第一还原剂导流区 152、阳极板第二还原剂导流区 153、阳极板反应区 161、阳极板第一凸台 162、阳极板还原剂入口流道支撑 163、阳极板第二凸台 164、阳极板第三凸台 165、阳极板第四凸台 166、阳极板还原剂入口 167、阳极板还原剂出口 171、阳极板第一条形凸楞 172、阳极板第二条形凸楞 173、阳极板第三条形凸楞 181、阳极板巡检插口 182、阳极板内定位孔 183、阳极板外定位口 191、阳极板外缘凸楞 192、阳极板密封槽 193、阳极板氧化剂入口支撑 194、阳极板第四凸楞;

21、阴极板第一表面 23、阴极板第一共工腔室区 231、阴极板第一氧化剂共工腔室 232、阴极板第一还原剂共工腔室 233、阴极板第一冷却介质共工腔室 24、阴极板第二共工腔室区 241、阴极板第二氧化剂共工腔室 242、阴极板第二还原剂共工腔室 243、阴极板第二冷却介质共工腔室 251、阴极板第一氧化剂导流区 252、阴极板第二氧化剂导流区 253、阴极板反应区 261、阴极板第一凸台 262、阴极板氧化剂入口流道支撑 263、阴极板第二凸台 264、阴极板第三凸台 265、阴极板第四凸台 266、阴极板氧化剂入口 267、阴极板氧化剂出口 271、阴极板第一条形凸楞 272、阴极板第二条形凸楞 273、阴极板第三条形凸楞 281、阴极板巡检插口 282、阴极板内定位孔 283、阴极板外定位口 291、阴极板外缘凸楞 292、阴极板密封槽 293、阴极板还原剂入口支撑;

3、密封体。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案,下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1-12,本实用新型提供一种燃料电池双极板,包括相互连接的阴极板和阳极板,其中:

如图1-2所示,阳极板具有阳极板第一表面11和阳极板第二表面12,该阳极板第一表面11具有封闭环状的阳极板密封槽192,该阳极板密封槽192构造出多个彼此相互隔离的围合区域;该围合区域包括分别位于所述阳极板横向两侧的阳极板第一共工腔室区13、阳极板第二共工腔室区14,所述阳极板第一共工腔室区13包括沿所述阳极板纵向布置并彼此相互隔离的阳极板第一还原剂共工腔室131、阳极板第一氧化剂共工腔室132和阳极板第一冷却介质共工腔室133,优选采用阳极板第一冷却介质共工腔室133位于所述阳极板第一还原剂共工腔室131、阳极板第一氧化剂共工腔室132之间的设置,即阳极板第一还原剂共工腔室131、阳极板第一氧化剂共工腔室132位于阳极板第一冷却介质共工腔室133 的两侧,这里的两侧应当理解为沿阳极板宽度方向的两侧;所述阳极板第二共工腔室区14包括沿所述阳极板宽度方向布置并彼此相互隔离的阳极板第二还原剂共工腔室141、阳极板第二氧化剂共工腔室142和阳极板第二冷却介质共工腔室 143,且所述阳极板第二冷却介质共工腔室143位于所述阳极板第二还原剂共工腔室141、阳极板第二氧化剂共工腔室142之间;应当理解的是,阳极板第一、第二共工腔室区内各共工腔室被阳极板密封槽192所相互隔离;

当采用阳极板第一冷却介质共工腔室133位于所述阳极板第一还原剂共工腔室131、阳极板第一氧化剂共工腔室132之间的设置时,阳极板第一还原剂共工腔室131、阳极板第一氧化剂共工腔室132与所述阳极板第二还原剂共工腔室 141、阳极板第二氧化剂共工腔室142相互镜像对称布置,应当理解的是,镜像对称是指,将阳极板第一还原剂共工腔室131与阳极板第二还原剂共工腔室141 视为位于同一平面的矩形区域内,且阳极板第一还原剂共工腔室131与阳极板第二还原剂共工腔室141分别位于该矩形区域对角线的两端,阳极板第一氧化剂共工腔室132与阳极板第二氧化剂共工腔室142相互之间的位置关系与此相同;

所述围合区域还包括位于阳极板第一共工腔室区13、阳极板第二共工腔室区14之间的阳极板反应区153、该阳极板反应区153与所述阳极板第一还原剂共工腔室131、阳极板第二还原剂共工腔室141相对应的两侧分别具有阳极板还原剂入口166和阳极板还原剂出口167,所述阳极板还原剂入口166与所述阳极板第一还原剂共工腔室131之间具有间隙,该间隙设有相对于所述阳极板第一表面11凸起的阳极板第一凸台161,该阳极板第一凸台161具有至少一个相对于所述阳极板第一凸台161凹陷的阳极板还原剂入口流道支撑162;所述阳极板还原剂出口167与所述阳极板第二还原剂共工腔室141之间具有间隙,该间隙设有相对于所述阳极板第一表面11凸起的阳极板第二凸台163;所述阳极板第一还原剂导流区151与所述阳极板第一氧化剂共工腔室132之间具有相对于所述阳极板第一表面11凸起的阳极板第三凸台164,所述阳极板第二还原剂导流区152 与所述阳极板第二氧化剂共工腔室142之间具有相对于所述阳极板第一表面11 凸起的阳极板第四凸台165;

在本实施例中,阳极板反应区153宽度分别与阳极板第一、第二共工腔室区相等,且两个共工腔室区内还设有沿阳极板宽度方向分布的相应共工腔室,故所述阳极板第一还原剂导流区151与所述阳极板反应区153相连通的一侧的宽度大于其与所述阳极板还原剂入口166相连通的一侧的宽度,所述阳极板第二还原剂导流区152与所述阳极板反应区153相连通的一侧的宽度大于其与所述阳极板还原剂出口167相连通的一侧的宽度;

所述阳极板第一凸台161、阳极板还原剂入口流道支撑162、阳极板第二凸台163、阳极板第三凸台164和阳极板第四凸台165为冲压成型;本领域技术人员应当理解的是,在板材上应用冲压工艺进行加工,得到的凸起状部位,其相对于该板材一侧表面(或以该表面为基准称之为正面)呈凸起状,在与该部位相背对的板材另一侧表面(由前述该表面即为背面)呈凹陷状,在之后的记载中,凡涉及凸台、凸楞等技术特征,均可依据本段记载进行推定,不再赘述;

在本实用新型提供的实施例中,阴极板与阳极板具有部分相同的设置,其为,如图3-4所示,阴极板具有阴极板第一表面21和阴极板第二表面,该阴极板第一表面21具有封闭环状的阴极板密封槽292,该阴极板密封槽292构造出多个彼此相互隔离的围合区域;该围合区域包括分别位于所述阴极板横向两侧的阴极板第一共工腔室区23、阴极板第二共工腔室区24,所述阴极板第一共工腔室区 23包括沿所述阴极板纵向布置并彼此相互隔离的阴极板第一还原剂共工腔室 232、阴极板第一氧化剂共工腔室231和阴极板第一冷却介质共工腔室233,优选采用所述阴极板第一冷却介质共工腔室233位于所述阴极板第一还原剂共工腔室232、阴极板第一氧化剂共工腔室231之间的设置;所述阴极板第二共工腔室区24包括沿所述阴极板宽度方向布置并彼此相互隔离的阴极板第二还原剂共工腔室242、阴极板第二氧化剂共工腔室241和阴极板第二冷却介质共工腔室243,优选采用所述阴极板第二冷却介质共工腔室243位于所述阴极板第二还原剂共工腔室242、阴极板第二氧化剂共工腔室241之间的设置;所述阴极板第一还原剂共工腔室232、阴极板第一氧化剂共工腔室231与所述阴极板第二还原剂共工腔室242、阴极板第二氧化剂共工腔室241相互镜像对称布置;

在阴极板密封槽292构造的围合区域中还包括位于阴极板第一共工腔室区 23、阴极板第二共工腔室区24之间的阴极板反应区253,阴极板反应区253阴极板第一氧化剂共工腔室231、阴极板第二氧化剂共工腔室241相对应的两侧分别具有阴极板氧化剂入口266和阴极板氧化剂出口267;所述阴极板氧化剂入口 266与所述阴极板第一还原剂共工腔室232之间具有间隙,该间隙设有相对于所述阴极板第一表面21凸起的阴极板第一凸台261,该阴极板第一凸台261具有至少一个相对于所述阴极板第一凸台261凹陷的阴极板氧化剂入口流道支撑262;所述阴极板氧化剂出口267与所述阴极板第二还原剂共工腔室242之间具有间隙,该间隙设有相对于所述阴极板第一表面21凸起的阴极板第二凸台263;所述阴极板第一氧化剂导流区251与所述阴极板第一氧化剂共工腔室231之间具有相对于所述阴极板第一表面21凸起的阴极板第三凸台264,所述阴极板第二氧化剂导流区252与所述阴极板第二氧化剂共工腔室241之间具有相对于所述阴极板第一表面21凸起的阴极板第四凸台265;所述阴极板第一氧化剂导流区251与所述阴极板反应区253相连通的一侧的宽度大于其与所述阴极板氧化剂入口266 相连通的一侧的宽度,所述阴极板第二氧化剂导流区252与所述阴极板反应区 253相连通的一侧的宽度大于其与所述阴极板氧化剂出口267相连通的一侧的宽度;所述阴极板第一凸台261、阴极板氧化剂入口流道支撑262、阴极板第二凸台263、阴极板第三凸台264和阴极板第四凸台265为冲压成型。

当阳极板和阴极板相互连接成双极板时,阴极板第二表面与所述阳极板第二表面12相互对置;所述阳极板密封槽192构造的围合区域与所述阴极板密封槽 292构造的围合区域位置相互对应,在双极板长度方向两侧形成两组共工腔室区,每侧共工腔室区具有位于双极板宽度方向两侧的氧化剂共工腔室和还原剂共工腔室,和位于氧化剂共工腔室和还原剂共工腔室之间的冷却介质共工腔室,其中,每侧的氧化剂共工腔室和还原剂共工腔室相互镜像对称分布,另外,在双极板共工腔室区之间还具有反应区和位于该反应区横向两侧的导流区;阳极板、阴极板密封槽分别通过彼此相互对应的紧密贴合,保证共工腔室区内的各共工腔室的密闭性;所述阳极板还原剂入口166与所述阴极板第三凸台264位置相互对应,所述阳极板还原剂出口167与所述阴极板第四凸台265位置相互对应;所述阴极板氧化剂入口266与所述阳极板第三凸台164位置相互对应,所述阴极板氧化剂出口267与所述阳极板第四凸台165位置相互对应;所述阳极板还原剂入口166 流道支撑162与所述阴极板第一还原剂共工腔室232、阴极板第一氧化剂导流区251之间的所述阴极板密封槽292相接触,所述阴极板氧化剂入口266流道支撑 262与所述阳极板第一氧化剂共工腔室132、阳极板第一还原剂导流区151之间的所述阳极板密封槽192相接触。

具有上述设置的双极板,其作用是:当反应介质从氧化剂、还原剂共工腔室进入阳极板、阴极板第二表面之间的空隙内,氧化剂先后经过阴极板第一凸台 261与阳极板第三凸台165背面的凹陷,从阴极板氧化剂入口266流入,在附图 5-8中示意性地展示了介质流动的过程,沿阴极板第一表面21并通过阴极板第一氧化剂导流区251的导引进入阴极板反应区253,由此在阴极板和阳极板上形成由各自的第二表面从入口流入各自第一表面的背侧进气结构;在本实施例中,以阳极板或阴极板第一表面21为基准面,其各自的密封槽与其围合区域之外的极板边缘部分位于同一平面,极板的凸台/凸楞相对于第一表面凸起相对于第二表面凹陷,形成了引导反应介质流动的通道,在此区域周围由于极板各自的密封槽位置相互对应且紧密贴合,防止共工腔室之间的渗漏,保证燃料电池安全。在反应介质完成反应后,氧化剂经过阴极板第二氧化剂导流区252由阴极板氧化剂出口267流出,沿阴极板第二表面流入阴极板第二氧化剂共工腔室241。还原剂在阳极板的流动过程与此相同,应当注意的是,其进入与流出路线的位置与氧化剂镜像对置,即还原剂入口相对于氧化剂入口在双极板的宽度方向彼此错开。

为了保证反应介质在极板的流动畅通,本实施例中,阳极板第一凸台161 具有至少一个相对于所述阳极板第一凸台161凹陷的阳极板还原剂入口166流道支撑162,优选沿所述阳极板第一凸台161宽度方向间隔布置的多个支撑结构,该阳极板还原剂入口流道支撑162的凹陷高度等于阳极板第一凸台161的凸起高度,同时由于阳极板第一凸台161与阴极板第三凸台264位置相互错开,使该支撑结构与阴极板相应位置的阴极板密封槽292背面呈面接触或线接触,在该支撑结构的导引作用下,还原剂能够被均匀地引导至还原剂入口,还有效防止还原剂在流入区域的凹槽内发生堵塞。与之相对应的,在阴极板也具有同样的支撑结构,此处不再赘述。

为了防止反应介质从相应的入口进入后在集中反应区一侧进而影响反应效果,阳极板密封槽的围合区域内还具有阳极板第一还原剂导流区151和阳极板第二还原剂导流区152,所述阳极板第一还原剂导流区151和阳极板第二还原剂导流区152分别位于所述阳极板反应区153的横向两侧,所述阳极板第一还原剂导流区151和阳极板第二还原剂导流区152一侧连通所述阳极板反应区153,另一侧分别连通所述阳极板还原剂入口166与阳极板还原剂出口167;所述阳极板第一还原剂导流区151与所述阳极板反应区153相连通的一侧的宽度大于其与所述阳极板还原剂入口166相连通的一侧的宽度,所述阳极板第二还原剂导流区152 与所述阳极板反应区153相连通的一侧的宽度大于其与所述阳极板还原剂出口 167相连通的一侧的宽度;并且且所述阳极板第一还原剂导流区151和阳极板第二还原剂导流区152分别与所述阳极板第一冷却介质共工腔室133、阳极板第一氧化剂共工腔室132和所述阳极板第二冷却介质共工腔室143、阳极板第二氧化剂共工腔室142相隔离;

与之相对应的,阴极板也具有类似的结构,所述阴极板密封槽的围合区域内还具有阴极板第一还原剂导流区251和阴极板第二还原剂导流区152,所述阴极板第一还原剂导流区251和阴极板第二还原剂导流区152分别位于所述阴极板反应区253的横向两侧,所述阴极板第一还原剂导流区251和阴极板第二还原剂导流区152一侧连通所述阴极板反应区253,另一侧分别连通所述阴极板氧化剂入口266与阴极板氧化剂出口267;所述阴极板第一还原剂导流区251与所述阴极板反应区253相连通的一侧的宽度大于其与所述阴极板氧化剂入口266相连通的一侧的宽度,所述阴极板第二还原剂导流区152与所述阴极板反应区253相连通的一侧的宽度大于其与所述阴极板氧化剂出口267相连通的一侧的宽度;并且所述阴极板第一氧化剂导流区251和阴极板第二氧化剂导流区252分别与所述阴极板第一冷却介质共工腔室233、阴极板第一还原剂共工腔室232和所述阴极板第二冷却介质共工腔室243、阴极板第二还原剂共工腔室242相隔离。

在本实用新型提供的实施例中,如图9、10所示,阳极板第一还原剂导流区 151具有多道相互间隔布置的阳极板第一条形凸楞171,该阳极板第一条形凸楞 171包括沿所述阳极板长度方向直线延伸的直凸楞,以及与该直凸楞相连接且与该直凸楞相互倾斜设置的斜凸楞,所述阳极板第一条形凸楞171之间的间隔被构造成一端连通所述阳极板还原剂入口166另一端连通所述阳极板反应区153的导流通道;

所述阳极板第二还原剂导流区152具有多道相互间隔布置的阳极板第二条形凸楞172,该阳极板第二条形凸楞172包括沿所述阳极板长度方向直线延伸的直凸楞,以及与该直凸楞相连接且与该直凸楞相互倾斜设置的斜凸楞,所述阳极板第一条形凸楞171之间的间隔被构造成一端连通所述阳极板还原剂出口167 另一端连通所述阳极板反应区153的导流通道;如图所示,通过直凸楞与斜凸楞的排布,第一还原剂导流区的流向呈逐渐扩散的趋势,第二还原剂导流区的流向呈逐渐收窄的趋势。在本实施例中,直凸楞与斜凸楞的长度与相互的倾斜角度是与反应区的尺寸决定的,如为了减少还原剂通入反应区的距离同时增加反应区的面积,可增大斜凸楞的倾斜角度,比如倾斜角为60度。

对此相对应的,阴极板也具有相似的结构,其为,阴极板第一氧化剂导流区 251具有多道相互间隔布置的阴极板第一条形凸楞271,该阴极板第一条形凸楞 271包括沿所述阴极板长度方向直线延伸的直凸楞,以及与该直凸楞相连接且与该直凸楞相互倾斜设置的斜凸楞,所述阴极板第一条形凸楞271之间的间隔被构造成一端连通所述阴极板氧化剂入口266另一端连通所述阴极板反应区253的导流通道;

所述阴极板第二氧化剂导流区252具有多道相互间隔布置的阴极板第二条形凸楞272,该阴极板第二条形凸楞272包括沿所述阴极板长度方向直线延伸的直凸楞,以及与该直凸楞相连接且与该直凸楞相互倾斜设置的斜凸楞,所述阴极板第一条形凸楞271之间的间隔被构造成一端连通所述阴极板氧化剂出口267 另一端连通所述阴极板反应区253的导流通道。

为了改善反应介质在反应区的反应效果,作为一种优选的实施例,所述阳极板反应区153具有多道沿所述阳极板长度方向直线延伸且间隔布置的阳极板第三条形凸楞173,该阳极板第三条形凸楞173两端分别与所述阳极板第一凸楞和阳极板第二凸楞相连接。相互间隔布置的第三凸楞将分隔成若干区块,增大了反应面积,改善了反应效果。与之相对应的,阴极板反应区253具有多道沿所述阴极板长度方向直线延伸且间隔布置的阴极板第三条形凸楞273,该阴极板第三条形凸楞273两端分别与所述阴极板第一凸楞和阴极板第二凸楞相连接。两块极板可任选其一设置优选同时设置。

在本实用新型提供的实施例中,阳极板一侧长边具有若干个相对于所述阳极板第一表面11凸起的阳极板巡检插口181,所述阴极板一侧边具有若干个相对于所述阴极板第一表面21凸起的阴极板巡检插口281,所述阳极板巡检插口181 与所述阴极板巡检插口281位置相互对应。在阳极板阴极板叠合为双极板时,其在双极板一侧形成鼓起且开口的巡检插口,用于接入巡检设备对燃料电池进行检测。应当理解的是,巡检插口的数量是根据实际需要设置的,其本身不构成对本实用新型的具体限制。

作为一种巡检插口的形状的优选实施例,如图11所示,阳极板巡检插口181 纵截面为波浪形,所述阴极板巡检插口281纵截面为台形。即阳极板与阴极板的巡检插口具有不同的构型,此设置的作用是增加巡检插头的牢固度,防止松脱。本领域技术人员应当理解的是,上述的巡检插口构型并不局限于阳极板或阴极板,即当阳极板检插口181纵截面为台形、阴极板巡检插口281纵截面为波浪形时,其也落入到本实用新型的保护范围当中。

在本实用新型提供的实施例中,其特征在于,所述阳极板的侧边缘与所述阳极板密封槽192之间的区域设(贯穿设置)有若干阳极板内定位孔182,所述阴极板的侧边缘与所述阴极板密封槽292之间的区域设有若干阴极板内定位孔282,该阳极板内定位孔182与阴极板内定位孔282位置相互对应。定位孔用于双极板叠合时的定位,即当两板的定位孔重合,说明两板的相对位置正确。

与之相类似的实施例还如,所述阳极板的侧边缘设有若干阳极板外定位口 183,所述阴极板的侧边缘设有若干阴极板外定位口283,该阳极板外定位口183 与阴极板外定位口283位置相互对应。

在本实用新型提供的实施例中,阳极板阴极板的密封槽构造为,以阳极板为例,在阳极板上板冲压出一封闭的相对于阳极板第一表面11的阳极板外缘凸楞 191,在该阳极板外缘凸楞191围合区域内构造相应的共工腔室区、反应区与导流区,其分别与阳极板外缘凸楞191留有间隙,该间隙与阳极板外缘凸楞191 之外的阳极板边缘处于同一平面,该间隙即被构造为阳极板密封槽192。同时,共工腔室区的各共工腔室、共工腔室区与导流区之间也具有间隙,阳极板密封槽 192也包括这些间隙区域。阴极板密封槽292的构造与阳极板相同。

共工腔室区的共工腔室构造如下,以阳极板为例,其在阳极板第一、二共工腔室区分别冲压成型三个凸台结构,在该三个凸台结构的区域内分别贯穿设置还原剂共工腔室、冷却剂共工腔室与氧化剂共工腔室。阴极板的设置与阳极板相同。当阴极板阳极板叠合成双极板时,相应共工腔室邻近导流区的一侧具有间隔布置的侧边,形成开口部,反应/冷却介质从该口部流入/流出。在一些优选的实施例中,以阳极板为例,阴极板第一还原剂共工腔室232与阳极板第一还原剂导流区 151相邻近的侧部具有相对于阳极板第一表面11凹陷的阴极板还原剂入口支撑 293,在双极板结构中,该阴极板还原剂入口支撑293对应阳极板还原剂入口166 所在的区段,该支撑结构的作用与前述流道支撑相同,都起到了改善反应介质流动分布的作用。

在阳极板第一冷却介质共工腔室133与阳极板第一导流区之间的区域,还优选设置有多道间隔分布的阳极板第四凸楞194,如图12所示,每道阳极板第四凸楞194也由直凸楞与斜凸楞组成,其作用是在第二表面构造出多个相对其凹陷的冷却介质导流通道。阴极板也具有相似的结构。

本实用新型提供的燃料电池双极板,在燃料电池中应用时包括多组相互叠置双极板,一组双极板的阳极板、阴极板第一表面分别与另两组双极板的阴极板第一表面、阳极板第一表面相互对置,其之间的区域即为氧化剂与还原剂的反应区域,同时双极板阳极板、阴极板第二表面相互对置的间隙内通入冷却介质,对反应区进行冷却。双极板相互连接构造燃料电池结构时,其根据现有技术,如可以通过密封体连接,即如图5-8所示,在阳极板、阴极板第一表面的密封槽处具有密封体3,该密封体3可以采用密封圈;另外,每组双极板相互连接时,密封体 3之间还应夹设膜电极,其也依据现有技术设置,具体方式不再赘述。

阳极板与阴极板连接采用现有技术,如采用胶黏或激光焊接的方式。

本文中应用了具体个例对发明构思进行了详细阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离该发明构思的前提下,所做的任何显而易见的修改、等同替换或其他改进,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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