氢燃料电池的电极板和氢燃料电池的制作方法

本发明属于电池，涉及一种燃料电池，特别是一种氢燃料电池的电极板。本发明属于电池，涉及一种燃料电池，特别是一种氢燃料电池。

背景技术：

1、燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。以氢-氧燃料电池为例，发生的主要化学反应如下所示：阳极(电池负极)：2h2–4e＝4h+；阴极(电池正极)：o2+4e+4h+＝2h2o；具体来说，氢气和氧气作为质子交换膜燃料电池的反应气体，氢气和氧气在通入气体流道后，反应气体向燃料电池中心扩散进入气体扩散层，进而扩散至催化层进行电化学反应；质子交换膜燃料电池的气体流道及多孔介质的气体扩散层和催化层是燃料反应气体传输的必经之地，影响到整个燃料电池的传质过程，最终影响到燃料电池的燃料利用率及燃料电池的整体输出性能。

2、关于氢燃料电池的相关文献较多，如一种用于质子交换膜燃料电池双极板的新型气体流道结构（申请公布号cn113782763a），所述阳极板与阴极板上均开设有贯通所述方槽状流场并与流道入口对角分布的流道出口，气体流道结构由均为截面形状是凹四边形的导流柱呈鱼鳞状交错排列方式构成，相邻列的所述导流柱三角翼指向方向相反，方槽状流场中的导流柱交错排列形成多组横向且平行的波纹状流道；虽然能保证导流柱之间互不相连，增大了反应气体与反应层的直接接触面积，提高了反应气体向气体扩散层的扩散和阴极催化层生成的水向流道排出的能力，但是该电极板中的气体六道结构为截面形状是凹四边形的导流柱呈鱼鳞状，结构较为复杂，使其制造成本较高。

3、如一种氢燃料电池双极板流道结构（申请公布号cn111668508a），所述阴极板表面设有多组d型凸起，阴极板上设有直边流道和曲边流道，且多组所述直边流道和曲边流道呈交错排列设置；通过在阴极板上设有d型凸起，使得阴极气流通过单个d型凸起时，在d型两侧产生气体流速差，产生一定压力差，促进了气体通过气体扩散层由高压向低压，但是该电极板与反应层的接触面积较大，降低了反应气体与反应层的有效接触面积，降低反应效率，d型凸起的成型结构较为复杂，提高了制造成本区扩散。

技术实现思路

1、本发明提出了一种氢燃料电池的电极板，本发明要解决的技术问题是如何提高氢燃料电池的反应效率，以及降低制造成本。

2、本发明提出了一种氢燃料电池，本发明要解决的技术问题是如何提高氢燃料电池的反应效率，以及降低制造成本。

3、本发明的要解决的技术问题可通过下列技术方案来实现：一种氢燃料电池的电极板，包括板主体和多片导流翼片，导流翼片呈条状，导流翼片具有与板主体平行设置的贴合段，贴合段与板主体之间通过倾斜设置的导流段固定连接；多片导流翼片分为多排导流翼片组件，多组导流翼片组件平行设置，相邻两组导流翼片组件之间形成过气空间；每组导流翼片组件中相邻导流翼片之间具有过气间隙，相邻两组导流翼片组件中一组导流翼片组件中的过气间隙与另一组导流翼片组件中的导流翼片正对设置；过气间隙和过气空间形成过气通道。

4、板主体使众多导流翼片保持有序排列，进而提高整体性，便于后续组装，降低制造成本；导流翼片呈片状，通常可采用冲压成型，板主体与导流翼片之间可采用焊接固定，因此具有制造成本低的优点。作为优先，电极板为一体式结构，板主体中具有与导流翼片一一对应的成型孔，成型孔与过气空间相连通。该结构可进一步简化结构，通常通过一次冲压便可成型，实现降低制造成本，以及提高结构强度。

5、电极板仅贴合段与膜电极接触，降低膜电极被遮盖面积，提高参与反应的面积，实际提高氢燃料电池的反应效率。通常气体从过气通道的一端流向另一端，即从位于板主体一端区域的过气间隙和过气空间流入，从位于板主体另一端区域的过气间隙和过气空间流出，气体在流动过程中不仅曲折流动，提高气体与膜电极接触可能性，实现提高氢燃料电池的反应效率。由于导流段相对于板主体倾斜设置，还降低气体平流可能性，即有利于气体流向膜电极，实现提高氢燃料电池的反应效率。过气间隙的面积通常小于其余区域的面积，进而气体在流动过程中产生高低压差，降低气体出现平流现象，实现提高反应效率。

6、作为优先，所述板主体呈矩形设置，导流翼片组件的纵向线与板主体边线平行；或所述板主体呈矩形设置，所述导流翼片组件的纵向线x1与板主体的边线y呈倾斜设置；导流翼片的纵向线x2与所述导流翼片组件的纵向线x1垂直设置。该结构可简化结构，降低制造成本，以及提高气体流动顺畅性，提高氢燃料电池的反应效率。尤其是导流翼片组件的纵向线x1与板主体的边线y呈倾斜设置，即导流翼片相对于气流流动方向倾斜设置，实现降低导流翼片对气流的阻力。

7、作为优先，所述导流翼片组件的纵向线x1与板主体的边线y之间夹角为45°-60°。该结构可提高气体流动顺畅性，提高氢燃料电池的反应效率。

8、作为优先，所述导流翼片中导流段的倾斜角度β为45°至60°，导流段的两端分别与贴合段和板主体圆弧过渡。该结构可提高气体流动顺畅性，提高氢燃料电池的反应效率。

9、作为优先，所述每组导流翼片组件中相邻导流翼片之间过气间隙的宽度l1小于导流翼片的宽度l2；相邻所述两组导流翼片组件之间间距l3小于导流翼片的投影长度l4；电极板采用具有导电特性的材料制成。该结构可提高气体流动顺畅性，提高氢燃料电池的反应效率。该结构还使导流翼片的贴合段不过多地与膜电极接触，增大反应面积，同时还使介质气体在过气空间内通过过气间隙进入相邻的过气空间内时，形成较为稳定的气压差，气体更合理均匀地扩散，提高氢燃料电池的反应效率。

10、方案一：一种氢燃料电池包括多片平行设置的支撑板和位于相邻两片支撑板之间的膜电极；所述支撑板内开设有进气通道和出气通道，支撑板和膜电极之间均设置有上述的电极板，电极板的贴合段与膜电极接触，板主体与支撑板接触，进气通道和出气通道分别与过气通道的两端相连通。

11、方案二：一种氢燃料电池包括多片平行设置的支撑板和位于相邻两片支撑板之间的膜电极；所述支撑板内开设有进气通道和出气通道，支撑板和膜电极之间均设置有上述的电极板，电极板的贴合段与支撑板接触，板主体与膜电极接触，进气通道和出气通道分别与过气通道的两端相连通。

12、当支撑板的数量为两片时形成一组氢燃料电池反应单元，当支撑板的数量大于两片时，位于中间的支撑板可共用，如支撑板的数量为三片时，位于中间的支撑板作为两组氢燃料电池反应单元共用的氢板，这样实现简化结构，提高结构紧凑性，降低制造成本。膜电极的一侧通空气，另一侧通氢气，即位于膜电极一侧电极板的过气通道内具有流动的空气，位于膜电极另一侧电极板的过气通道内具有流动的氢气，空气和氢气在各自电极板的导流作用下，充分流向膜电极，进而氢气与空气中氧气反应，不仅形成水，仅产生电流，电流通过电极板导电。

13、作为优先，所述支撑板的板面上开设有呈条状且与进气通道相连通的进气扩散段，以及开设有呈条状且与出气通道相连通的出气聚拢段，进气通道通过进气扩散段与过气通道相连通；出气通道通过出气聚拢段与过气通道相连通。通过提高进气和出气长度，使气体在过气通道内均匀分布，提高气压和气流均匀形成，降低死区形成可能性，进而提高氢燃料电池的反应效率。

14、作为优先，相邻两片所述支撑板之间设置有一片膜电极；或相邻两片所述支撑板之间设置有多片膜电极，电极板与膜电极一一对应设置，进气扩散段和出气聚拢段与膜电极也一一对应设置。该结构可提高结构紧凑性，降低氢燃料电池的制造成本。

15、作为优先，相邻两片所述支撑板的板面上具有与电极板一一对应的安置槽，电极板位于安置槽内，进气扩散段和出气聚拢段均位于安置槽的底面上且分别位于安置槽的两端；支撑板的板面上位于安置槽外围的密封凹槽，密封凹槽内设置有与膜电极侧面接触的密封件。该结构不仅避免气体泄漏，还能避免短路，同时还可提高结构紧凑性，降低氢燃料电池的制造成本。

16、与现有技术相比，本氢燃料电池的电极板中导流段与板主体倾斜设置，介质气体进入相邻两排导流翼片组件之间的过气空间内，能顺沿导流板的方向由高压向低压流动，防止介质气体出现平流现象，且介质气体能均匀地穿过每组导流翼片组件中相邻导流翼片之间的过气间隙，进入下一组相邻两排导流翼片组件之间的过气空间内，保证介质气体的流量更加的均衡并提高反应效率。

17、本氢燃料电池中电极板的贴合段与膜电极接触，板主体与支撑板接触，电极板与膜电极的接触减小，从而提高了介质气体与膜电极的有效接触面积，支撑板内开设进气通道和出气通道，能有效提高氢燃料电池的密封性和结构稳定性；当介质气体穿过进气通道进入相邻两排导流翼片组件之间的过气空间内时，能均匀地顺沿导流板的倾斜方向由高压向低压流动，更充分得与膜电极接触，提高氢燃料电池的反应效率，不仅使更多地介质气体流向膜电极，还使反应介质气体弯曲流动，降低平流现象，实现提高燃料电池的燃料利用效率。