一种提高燃料电池气体传输能力的双极板的制作方法

本发明属于燃料电池领域，尤其涉及一种提高燃料电池气体传输能力的双极板。

背景技术：

1、燃料电池是一种将燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。其中双极板是燃料电池重要部件之一，具有分隔燃料与氧化剂、阻止气体透过，以及收集和传导电流的作用，保证电堆在恒定的温度下运行并将反应生成的水顺利排出电池外部。双极板的活性反应区通常设置有多条一次排布的流道，目前最常见的流道设计有直通，蛇形和曲型为主，但都是平行流场，平行流场的气体扩散性能有待提高，而且排水效果较差，容易产生水淹问题。申请号为202310786303.x的发明专利提出一种新型燃料电池双极板结构，其流道两侧采用对称的蛇形梁脊，在连续的流道内部，气体在窄宽交替作用下，达到变径的效果，提高了排水性和气体扩散性。但由于双极板在组装成电堆后为竖向排布使用，蛇形梁脊形成流道的下凹部分会积水，并且积水较难排出。

技术实现思路

1、本发明针对双极板气体传输能力有待提高、易于水淹的技术问题，提出一种具有异形流道和微通道，能够提高燃料电池气体传输能力的双极板。

2、为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种提高燃料电池气体传输能力的双极板，包括进气端、进气分配区、反应区、出气分配区和出气端，所述反应区内依次排布有若干标准脊，两相邻标准脊之间形成流道，所述流道内沿气流方向间隔设置有由上侧标准脊向下延伸的异形脊，所述异形脊的高度为标准脊高度的0.6-0.9倍。

4、作为优选，所述异形脊为弧形或倒梯形。

5、作为优选，所述流道的宽度为0.1-2mm，所述标准脊的宽度为0.1-2mm。

6、作为优选，所述异形脊的长度为0.5-5mm，其最宽处为流道宽度的0.1-0.5倍。

7、作为优选，同一流道内从进气端到出气端异形脊的间距逐渐减小。

8、作为优选，不同流道内异形脊交错排列。

9、作为优选，进气端和出气端位于双极板的两端，进气端包括氢气进气歧管口、冷却液排液歧管口和空气排气歧管口，所述出气端包括氢气排气歧管口、冷却液进液歧管口和空气进气歧管口。

10、作为优选，所述进气分配区包括进气孔及由进气孔向反应区发散的导流脊；所述排气分配区包括排气孔及由排气孔向反应区发散的导流脊。

11、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

12、本发明在流道内沿气流方向设置多个由上侧标准脊向下延伸的异形脊，且异形脊的高度低于标准脊，从而在流道内位于异形脊上表面形成微通道，当氢气流入流道后，部分氢气从异形脊上方的微通道进入膜电极总成进行反应；由于气体流通截面积突然变小，导致气体流向发生变化，产生湍流，从而加速向膜电极总成的气体扩散层内扩散，提高局部反应物的浓度。同时这部分加速扩散的气体会使气体扩散层中积存的水快速带出，提供更多的气体通道，加速反应，提高性能。

技术特征：

1.一种提高燃料电池气体传输能力的双极板，其特征在于：包括进气端、进气分配区、反应区、出气分配区和出气端，所述反应区内依次排布有若干标准脊，两相邻标准脊之间形成流道，所述流道内沿气流方向间隔设置有由上侧标准脊向下延伸的异形脊，所述异形脊的高度为标准脊高度的0.6-0.9倍，异形脊最宽处宽度为流道宽度的0.1-0.5倍。

2.根据权利要求1所述的提高燃料电池气体传输能力的双极板，其特征在于：所述异形脊为弧形或倒梯形。

3.根据权利要求1所述的提高燃料电池气体传输能力的双极板，其特征在于：所述流道的宽度为0.1-2mm，所述标准脊的宽度为0.1-2mm。

4.根据权利要求2所述的提高燃料电池气体传输能力的双极板，其特征在于：所述异形脊的长度为0.5-5mm。

5.根据权利要求1所述的提高燃料电池气体传输能力的双极板，其特征在于：同一流道内从进气端到出气端异形脊的间距逐渐减小。

6.根据权利要求1所述的提高燃料电池气体传输能力的双极板，其特征在于：不同流道内异形脊交错排列。

7.根据权利要求1所述的提高燃料电池气体传输能力的双极板，其特征在于：进气端和出气端位于双极板的两端，进气端包括氢气进气歧管口、冷却液排液歧管口和空气排气歧管口，所述出气端包括氢气排气歧管口、冷却液进液歧管口和空气进气歧管口。

8.根据权利要求1所述的提高燃料电池气体传输能力的双极板，其特征在于：所述进气分配区包括进气孔及由进气孔向反应区发散的导流脊；所述排气分配区包括排气孔及由排气孔向反应区发散的导流脊。

技术总结
本发明提出一种提高燃料电池气体传输能力的双极板，包括进气端、进气分配区、反应区、出气分配区和出气端，所述反应区内依次排布有若干标准脊，两相邻标准脊之间形成流道，所述流道内沿气流方向间隔设置有由上侧标准脊向下延伸的异形脊，所述异形脊的高度为标准脊高度的0.6‑0.9倍。异形脊的高度低于标准脊，从而在流道内位于异形脊上表面形成微通道，由于气体流通截面积突然变小，导致气体流向发生变化，产生湍流，从而加速向膜电极总成的气体扩散层内扩散，提高局部反应物的浓度。同时这部分加速扩散的气体会使气体扩散层中积存的水快速带出，提供更多的气体通道，加速反应，提高性能。

技术研发人员：郝振宇,黄代富,朱维,王想,谢佳平,沈军
受保护的技术使用者：海卓动力（上海）能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31