一种燃料电池的单极板、双极板的制作方法

本发明涉及燃料电池电堆设计，具体涉及一种燃料电池的单极板、双极板。

背景技术：

1、燃料电池是一种将燃料与氧化剂中的化学能通过电化学反应直接转化为电能的发电装置，具有能量转化率高、无污染、噪音低的优点。燃料电池单电池由极板和膜电极组成，多个单电池堆叠成燃料电池电堆。传统的燃料电池单电池的阴极板和阳极板通过焊接或粘接形成双极板，而后与膜电极进行堆叠压装形成电堆。现有技术中，单极板中的进水口及出水口多设置于单极板的宽度方向的两侧，其存在在输送冷却液的过程中对冷却液的流通阻力较大的技术问题，导致电堆散热不达标影响燃料电池单电池性能，另外此种结构的单机板的冷却液流道为过桥式，增加设计难度。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明公开一种燃料电池的单极板，具体方案如下：

2、一种燃料电池的单极板，所述单极板包括流体进口区、流体出口区、流场区和流体分配区，所述流场区设置于流体进口区及流体出口区之间；

3、所述流体分配区包括进口流体分配区、出口流体分配区，所述进口流体分配区设置于流体进口区与流场区之间，出口流体分配区设置于流场区与流体出口区之间；

4、所述进口流体分配区上设有凹陷部、凸起部，所述凹陷部为在单极板的第一端面向下冲压而成的凹槽结构，单极板的第二端面上相应的形成具有凸起结构的凸起部。

5、作为本发明技术方案的补充，所述单极板的流场区上设有流道，所述流道包括设置于单极板第一端面上的冷却液流道，以及设置于单极板第二端面上的气体流道；所述冷却液流道为在单极板第一端面向下冲压而成的条状凹槽，单极板的第二端面上相应的形成条状凸起，位于单极板的第二端面上相邻两个条状凸起之间的间隙形成用于流通气体的气体流道；

6、所述流体进口区上设有第一进气口、进水口、第二进气口，第一进气口、进水口、第二进气口沿单极板宽度方向排列，所述进水口位于第一进气口与第二进气口之间。

7、作为本发明技术方案的补充，所述进口流体分配区上还设有用于气体进行导流的导流流道，所述导流流道设置于单极板第二端面的凸起部上，所述导流流道与流场区的气体流道数量相同，导流流道的一端与第一进气口或第二进气口连通，导流流道的另一端与流场区的气体流道连通。

8、作为本发明技术方案的补充，所述进口流场分配区上设有弧形条状凸起，所述弧形条状凸起设置于单极板的第二端面流场分配区的凸起部上，所述弧形条状凸起设有若干组，两相邻弧形条状凸起之间的间隙形成导流流道。

9、作为本发明技术方案的补充，所述进口流体分配区上还设有扰流凸点，所述扰流凸点设有若干个且均设置于单极板第二端面的凸起部上，两相邻扰流凸点间隔设置；凸起部上未设有扰流凸点的部分区域为导流流道；设置于凸起部上的扰流凸点呈排状分布，使其在凸起部上形成多排扰流凸点，每排扰流凸点的连线均为弧线形，使相邻两排扰流凸点之间的区域亦为弧形形状。

10、作为本发明技术方案的补充，所述进口流体分配区上还设有加强筋，所述加强筋306为长条状，所述加强筋为在单极板第二端面的流场分配区的凸起部上相邻两排扰流凸点之间区域进行冲压，使其在单极板第一端面的流场分配区的凹陷部上形成的具有长条状凸起结构；所述加强筋的长度方向不与单极板的长度方向及宽度方向平行。

11、作为本发明技术方案的补充，所述加强筋的顶端所在平面与单极板的第一端面处于同一平面上；

12、所述单极板第二端面上进口流体分配区的凸起部上的扰流凸点的顶端所在平面与冲压冷却液流道在单极板第二端面形成的条状凸起的顶端所在平面处于同一平面上。

13、作为本发明技术方案的补充，所述进口流体分配区还设有加强筋，所述加强筋为长条状，所述加强筋为对单极板第二端面上的进口流体分配区的凸起部进行冲压，使其在单极板第一端面的进口流体分配区的凹陷部形成的长条状凸起；所述加强筋的长度方向不与单极板的长度方向及宽度方向平行。

14、本发明还公开一种燃料电池的双极板，包括如上述技术方案所述的单极板，所述单极板设有两组，分别为第一单极板、第二单极板，第一单极板位于第二单极板的上方，两组单极板上下堆叠组成双极板，第一单极板的进口流体分配区与第二单极板的进口流体分配区相对于第一单极板宽度边的中心线呈对称设置，第一单极板上的加强筋与第二单极板上的加强筋相对于第一单极板(宽度边的中心线对称设置，使第一单极板上的加强筋与第二单极板上的加强筋交叉设置；

15、第一单极板的下表面与第二单极板的上表面组成水侧分配区，第一单极板或第二单极板中靠近水侧分配区一侧的表面上设有水腔密封槽，水腔密封槽用于放置水侧密封线。

16、作为本发明技术方案的补充，所述第一单极板以及第二单极板冷却液流道的深度均为h1，第一单极板的流场区的凹陷部的凹陷深度、第二单极板的流场区的凹陷部的凹陷深度均设为h3，使h1＝3h3。

17、有益效果：本发明公开的单极板在第一个方面中，能够减少流场分配区对冷却液、气体输送的阻力，保证燃料电池单电池性能的同时，具有较好的散热效果。在本发明的另一个方面中，通过流场分配区位置处加强筋的设置，能够规避在装堆过程中单极板流场分配区受压变形的技术问题。

技术特征：

1.一种燃料电池的单极板，其特征在于，单极板(100)包括流体进口区(200)、流体出口区(201)、流场区(400)和流体分配区，所述流场区(400)设置于流体进口区(200)及流体出口区(201)之间；

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池的单极板，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的一种燃料电池的单极板，其特征在于，所述进口流体分配区(300)上还设有用于气体进行导流的导流流道，所述导流流道设置于单极板(100)第二端面的凸起部(302)上，所述导流流道与流场区(400)的气体流道数量相同，导流流道的一端与第一进气口(202)或第二进气口(204)连通，导流流道的另一端与流场区(400)的气体流道连通。

4.根据权利要求3所述的一种燃料电池的单极板，其特征在于，

5.根据权利要求3所述的一种燃料电池的单极板，其特征在于，所述进口流体分配区(300)上还设有扰流凸点(305)，所述扰流凸点(305)设有若干个且均设置于单极板(100)第二端面的凸起部(302)上，两相邻扰流凸点(305)间隔设置；凸起部(302)上未设有扰流凸点(305)的部分区域为导流流道；设置于凸起部(302)上的扰流凸点(305)呈排状分布，使其在凸起部(302)上形成多排扰流凸点(305)，每排扰流凸点(305)的连线均为弧线形，使相邻两排扰流凸点(305)之间的区域为弧形形状。

6.根据权利要求5所述的一种燃料电池的单极板，其特征在于，所述进口流体分配区(300)上还设有加强筋(306)，所述加强筋(306)为长条状，所述加强筋(306)为在单极板(100)第二端面的流场分配区的凸起部(302)上相邻两排扰流凸点(305)之间区域进行冲压，使其在单极板(100)第一端面的流场分配区的凹陷部(303)上形成的具有长条状凸起结构；所述加强筋(306)的长度方向不与单极板(100)的长度方向及宽度方向平行。

7.根据权利要求6所述的一种燃料电池的单极板，其特征在于，所述加强筋(306)的顶端所在平面与单极板(100)的第一端面处于同一平面上；

8.根据权利要求1所述的一种燃料电池的单极板，其特征在于，所述进口流体分配区(300)还设有加强筋(306)，所述加强筋(306)为长条状，所述加强筋(306)为对单极板(100)第二端面上的进口流体分配区(300)的凸起部(302)进行冲压，使其在单极板(100)第一端面的进口流体分配区(300)的凹陷部(303)形成的长条状凸起；所述加强筋(306)的长度方向不与单极板(100)的长度方向及宽度方向平行。

9.一种燃料电池的双极板，其特征在于，

10.根据权利要求9所述的一种燃料电池的双极板，其特征在于，所述第一单极板(101)以及第二单极板(102)冷却液流道(401)的深度均为h1，第一单极板(101)的流场区(400)的凹陷部(303)的凹陷深度、第二单极板(102)的流场区(400)的凹陷部(303)的凹陷深度均设为h3，使h1＝3h3。

技术总结
本发明公开一种燃料电池的单极板及应用其单极板组成的双极板，所述单极板包括流体进口区、流体出口区、流场区和流体分配区，所述进口流体分配区设有导流部，所述导流部包括设置于单极板第一端面上的凹陷部、以及设置于设置于单极板第二端面上的凸起部；所述凹陷部为在单极板的第一端面向下冲压而成的凹槽结构，单极板的第二端面上相应的形成具有凸起结构的凸起部，通过上述设计，实现将能够减少流场分配区对冷却液、气体输送的阻力，保证燃料电池单电池性能的同时，具有较好的散热效果。

技术研发人员：张浩,潘旭,姚荣华,韩福江,侯明
受保护的技术使用者：国创氢能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22