一种圆形燃料电池双极板的制作方法

1.本实用新型涉及燃料电池的双极板技术领域，特别涉及一种圆形燃料电池双极板。


背景技术：

2.质子交换膜燃料电池是目前最具前景的清洁、高效、可靠的新能源之一，可以直接将燃料中的化学能转化为电能，反应排放物为水，对环境没有污染。为满足实际工作电压，质子交换膜燃料电池需要将多个单电池堆叠在一起串并联组合成电堆，质子交换膜燃料电池单体结构主要包括双极板、气体扩散层、催化层和质子交换膜等，电池内部无机械传动装置，几乎没有噪音，并且低温快速运行，可应用于交通、军事、通讯等领域。
3.双极板又称流场板，是质子交换膜燃料电池的重要组成部件，主要功能包括均匀分配反应气体、实现阴阳两极电子传导、及时散热等，流场是加工在双极板上的沟槽，流场结构形式决定反应物与生成物水在流场内的流动状态，倘若不能及时将生成物水排出，将会出现电极的“水淹现象”，使得电池性能降低、寿命缩短，因此，可以通过优化双极板流场结构使燃料电池的反应物分布更均匀、生成物水更快排出，从而提升电池的性能、延长使用寿命。
4.现有的双极板流场设计，大部分都比较复杂，导致双极板的加工较困难，且增加成本；另外，现有双极板的空气或氢气(燃料气体)入口向流场输入气体时都是采用单一的输入口，使得气体进入流场时不够快速和均匀。


技术实现要素：

5.本实用新型为解决上述技术问题之一，提供一种圆形燃料电池双极板，对双极板流场设置成对称结构，使得流道设计简约，易于气体在流场上均匀快速扩散；另外对双极板采用圆形结构，易于由双极板组成的燃料电池电堆的空间分布规划，大大节约燃料电池电堆所需占用的空间。
6.为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种圆形燃料电池双极板，包括第一气体输入口、第二气体输入口、冷却液输入口、流场、第一气体输出口a、第一气体输出口b、第二气体输出口a、第二气体输出口b；所述流场包括上流场和下流场，上流场和下流场对称设置于双极板一端面上；
7.所述上流场的输入口连接所述第一气体输入口，上流场的输出口连接所述第一气体输出口a；所述下流场的输入口连接所述第一气体输入口，下流场的输出口连接所述第一气体输出口b。
8.进一步的，所述上流场和下流场均包括若干流道，上流场和下流场上的流道数量一致。
9.进一步的，所述上流场的输入口，采用一分三结构，即有三个分流流道，三个分流流道和入口相通；所述上流场的输出口，采用二合一结构，即有二个分流流道，二个分流流
道和出口相通；
10.所述下流场的输入口，采用一分三结构，即有三个分流流道，三个分流流道和入口相通；所述下流场的输出口中，采用二合一结构，即有二个分流流道，二个分流流道和出口相通。
11.进一步的，所述第一气体输入口、第二气体输入口、冷却液输入口、第一气体输出口a、第一气体输出口b、第二气体输出口a、第二气体输出口b和冷却液输出口均采用半椭圆形或半圆形。
12.采用上述技术方案后，本实用新型至少具有如下有益效果：本实用新型对双极板流场设置成对称结构，使得流道设计简约，易于气体在流场上均匀快速扩散；另外对双极板采用圆形结构，易于由双极板组成的燃料电池电堆的空间分布规划，大大节约燃料电池电堆所需占用的空间。
附图说明
13.图1为本实用新型一种圆形燃料电池双极板的结构示意图。
具体实施方式
14.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步详细说明。
15.实施例
16.本实施例提供一种圆形燃料电池双极板，双极板分为阳极和阴极，在阳极的那一端面是燃料气体进行电化学反应，燃料气体在阳极的流场上进行扩散；在阴极的那一端面是空气进行电化学反应，空气在阴极的流场上进行扩散。其中，燃料电池目前大部分采用的都是氢气，而空气一般指代的是氧气。
17.本实施例中双极板的阳极和阴极在结构设计上都是一样的，因此只需要详细公开一个极面即可(阳极、阴极二选一)。
18.如图1所示，一种圆形燃料电池双极板为圆形双极板，包括第一气体输入口11、第二气体输入口12、冷却液输入口13、第一气体输出口a211、第一气体输出口b212、第二气体输出口a221、第二气体输出口b222、冷却液输出口23以及流场31；
19.所述流场31包括上流场311和下流场312，上流场311和下流场312对称地设置于双极板一端面上；所述上流场311和下流场312均包括若干流道，由于上流场311和下流场312对称分布，因此上流场311和下流场312上的流道数量一致；
20.所述上流场311的输入口连接所述第一气体输入口11，上流场311的输出口连接所述第一气体输出口a211；所述下流场312的输入口连接所述第一气体输入口11，下流场312的输出口连接所述第一气体输出口b212。
21.在上流场311的输入口中，采用一分三结构，即有三个分流流道，三个分流流道和入口相通；气体从1个流道进去上流场311，再分成3个流道进去上流场311；在上流场311的输出口中，采用二合一结构，即有二个分流流道，二个分流流道和出口相通；气体从2个流道汇集到1个流道输出至第一气体输出口a211；例如，气体首先从一个流道进入上流场311，然后气体从1个流道再变成3个流道在上流场311上扩散进行电化学反应，未完全反应的气体
最后从2个流道汇聚成1个流道输出至第一气体输出口a211。
22.在下流场312的输入口中，采用一分三结构，即有三个分流流道，三个分流流道和入口相通；气体从1个流道进去下流场312，再分成3个流道进去下流场312；在下流场312的输出口中，采用二合一结构，即有二个分流流道，二个分流流道和出口相通；气体从2个流道汇集到1个流道输出至第一气体输出口b212；例如，气体首先从一个流道进入下流场312，然后气体从1个流道再变成3个流道在下流场312上扩散进行电化学反应，未完全反应的气体最后从2个流道汇聚成1个流道输出至第一气体输出口b212。
23.优选的，所述第一气体输入口11、第二气体输入口12、冷却液输入口13、第一气体输出口a211、第一气体输出口b212、第二气体输出口a221、第二气体输出口b222和冷却液输出口23均采用半椭圆形或半圆形，但并局限于半椭圆形或半圆形，还可以是方形，需根据具体的电堆空间来设定。
24.在一具体实施例中，图1所示的为双极板的阳极面时，则第一气体为氢气，第二气体为空气；氢气从第一气体输入口11输入流场31的上流场311和下流场312，然后氢气在上流场311上进行电化学反应，未完全反应的氢气输出至第一气体输出口a211；以及，氢气在下流场312上进行电化学反应，未完全反应的氢气输出至第一气体输出口b212。空气进入第二气体输入口12后在双极板的阴极面上的流场就行电化学反应，未完全反应的空气输出至第二气体输出口a221、第二气体输出口b222。冷却液从冷却液输入口13进去，在双极板阳极和阴极之间的内部间隙流动，对双极板进行冷却作用，冷却液最后从冷却液输出口23输出。
25.在另一具体实施例中，图1所示的为双极板的阴极面时，则第一气体为空气，第二气体为氢气；空气从第一气体输入口11输入流场31的上流场311和下流场312，然后空气在上流场311上进行电化学反应，未完全反应的空气输出至第一气体输出口a211；以及，空气在下流场312上进行电化学反应，未完全反应的空气输出至第一气体输出口b212。氢气进入第二气体输入口12后在双极板的阳极面上的流场就行电化学反应，未完全反应的氢气输出至第二气体输出口a221、第二气体输出口b222。冷却液从冷却液输入口13进去，在双极板阳极和阴极之间的内部间隙流动，对双极板进行冷却作用，冷却液最后从冷却液输出口23输出。
26.本实用新型对双极板流场设置成对称结构，使得流道设计简约，易于气体在流场上均匀快速扩散；另外对双极板采用圆形结构，易于由双极板组成的燃料电池电堆的空间分布规划，大大节约燃料电池电堆所需占用的空间。
27.本实用新型的圆形燃料电池双极板还可应用于电解水来制备氢气和氧气。
28.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解的是，在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种等效的变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同范围限定。