双极板及燃料电池的制作方法

本发明涉及燃料电池，尤其涉及双极板及燃料电池。

背景技术：

1、金属极板具有良好的稳定性，不仅导电率高，而且易加工，可进行大批量生产而成为燃料电池双极板的主要材料。对于金属极板来说，常采用焊接方式将阴极板与阳极板连接，形成双极板的结构。

2、现有的金属双极板，在成型过程中由于极板本身结构问题会对气流的稳定性以及分配均匀性造成影响。

3、其中，进气口及出气口作为极板的关键位置，会对整个极板的进气量和出气量以及进气和出气的稳定性产生影响。以进气口为例，如图1和图2所示，进气口在阴极板与阳极板焊接后会形成一圈焊缝1`，焊缝1`前存在工艺狭缝2`，在气流通过进气口时，会有部分气流进入狭缝2`后再折返回进气口，导致进气口形成气流扰动，影响进气及出气的一致性。这个现象普遍存在，且无法通过改变操作条件等手段来进行有效的解决。

4、此外，通常在极板的分配区设计圆柱点阵结构或导向流道结构对进口的流体进行分配，使之均匀的散布在活性区流道中。对于大尺寸的极板，其分配区的圆柱点阵不能将进口的流体均匀的分配到远离进口的活性区流道中；虽然可采用纤维多孔材料改善流体分配均匀性，但纤维多孔材料的导向不可控，也不可调。双极板焊接过程中产生错位，也会导致分配区的导向流道的功能失效，进而导致双极板性能下降。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种双极板及燃料电池，提高了流体分配的均匀性，进而提高了燃料电池性能。

2、为实现上述目的，提供以下技术方案：

3、一方面，提供了双极板，包括两个固定连接的单极板，所述单极板包括公共流道口区、活性区及位于所述公共流道口区与所述活性区之间的分配区，所述活性区设有多个沿第一方向延伸的活性区流道；

4、其特征在于，所述分配区设有分配结构，所述分配结构包括多个分配单元，多个所述分配单元层叠设置，所述分配单元包括阵列设置的多个分配组件，所述分配组件包括第一分配块和第二分配块，所述第二分配块位于所述第一分配块的上方，所述第二分配块的一端与所述第一分配块的一端相连并形成v字形结构，所述第一分配块与所述第一方向之间设有第一夹角，所述第二分配块与所述第一方向之间设有第二夹角；沿所述阵列的纵向，相邻的两个所述分配组件中的一个的所述第二分配块的一端与另一个的所述第一分配块固定连接；沿所述阵列的横向，相邻的两个所述分配组件中的一个的所述第二分配块与另一个的所述第一分配块的一端固定连接。

5、作为双极板的可选方案，所述分配区与所述分配结构中的一个设有多个凸柱，另一个设有多个凹槽，多个所述凸柱与多个所述凹槽一一对应地插接。

6、作为双极板的可选方案，所述第一分配块的宽度k1为50μm-250μm；和/或，

7、所述第二分配块的宽度k2为50μm-250μm。

8、作为双极板的可选方案，所述第一夹角的角度为0°-85°；和/或，

9、所述第二夹角的角度为0°-85°。

10、作为双极板的可选方案，沿所述阵列的纵向，相邻两个所述第一分配块之间的间距m为50μm-400μm；和/或，

11、沿所述阵列的横向，相邻两个所述第二分配块之间的间距n为50μm-400μm。

12、作为双极板的可选方案，所述v字形结构的所述第二分配块与所述第一分配块之间的夹角θ的角度为20°-60°。

13、作为双极板的可选方案，所述分配区设有分配槽，所述分配结构设于所述分配槽内。

14、作为双极板的可选方案，沿垂直于所述单极板的方向，所述分配结构的厚度等于所述分配槽的深度。

15、作为双极板的可选方案，所述公共流道口区包括多个进出气口，所述进出气口的外侧设有连接结构，两个所述单极板通过所述连接结构固定连接，两个所述单极板之间形成有狭缝，所述狭缝位于所述进出气口与所述连接结构之间；

16、两个所述单极板之间设有阻挡结构，所述阻挡结构能够阻止通过所述进出气口的流体进入所述狭缝。

17、另一方面，提供了燃料电池，包括多个如上述的双极板，多个所述双极板层叠设置。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果：

19、本发明的双极板及燃料电池，第一分配块和第二分配块均能够对流体起到导流和分配的作用，不仅提高了流体分配均匀性，还便于控制流体流向，提高了导流能力，即使对于大尺寸的双极板，也能保证流体能够均匀的分配至远离进口的活性区流道，相比于现有技术，不仅解决了大尺寸双极板的远离进口的活性区流道流体分配不均的问题，提高燃料电池性能，还能够有效避免分配流道错位，提高电堆装配效率。

技术特征：

1.双极板，包括两个固定连接的单极板(1)，所述单极板(1)包括公共流道口区(11)、活性区(12)及位于所述公共流道口区(11)与所述活性区(12)之间的分配区(13)，所述活性区(12)设有多个沿第一方向延伸的活性区流道；

2.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述分配区(13)与所述分配结构(2)中的一个设有多个凸柱(131)，另一个设有多个凹槽，多个所述凸柱(131)与多个所述凹槽一一对应地插接。

3.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述第一分配块(2111)的宽度k1为50μm-250μm；和/或，

4.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述第一夹角(α1)的角度为0°-85°；和/或，

5.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，沿所述阵列的纵向，相邻两个所述第一分配块(2111)之间的间距m为50μm-400μm；和/或，

6.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述v字形结构的所述第二分配块(2112)与所述第一分配块(2111)之间的夹角θ的角度为20°-60°。

7.根据权利要求1所述的双极板，其特征在于，所述分配区(13)设有分配槽，所述分配结构(2)设于所述分配槽内。

8.根据权利要求7所述的双极板，其特征在于，沿垂直于所述单极板(1)的方向，所述分配结构(2)的厚度等于所述分配槽的深度。

9.根据权利要求1-8任一项所述的双极板，其特征在于，所述公共流道口区(11)包括多个进出气口(111)，所述进出气口(111)的外侧设有连接结构(112)，两个所述单极板(1)通过所述连接结构(112)固定连接，两个所述单极板(1)之间形成有狭缝(113)，所述狭缝(113)位于所述进出气口(111)与所述连接结构(112)之间；

10.燃料电池，其特征在于，包括多个如权利要求1-9任一项所述的双极板，多个所述双极板层叠设置。

技术总结
本发明公开了一种双极板及燃料电池，属于燃料电池技术领域。本发明的双极板及燃料电池，第一分配块和第二分配块均能够对流体起到导流和分配的作用，不仅提高了流体分配均匀性，还便于控制流体流向，提高了导流能力，即使对于大尺寸的双极板，也能保证流体能够均匀的分配至远离进口的活性区流道，相比于现有技术，不仅解决了大尺寸双极板的远离进口的活性区流道流体分配不均的问题，提高燃料电池性能，还能够有效避免分配流道错位，提高电堆装配效率。

技术研发人员：刘梦凡,朱晓春,周小杰,高正远,吴国领,陈祥彬
受保护的技术使用者：潍柴巴拉德氢能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16