新型电堆结构的制作方法

本发明涉及燃料电池，尤其涉及一种新型电堆结构。

背景技术：

1、燃料电池的主要原理是将化学能转化为电能，燃料电池单体内部最重要的部件就是膜电极，在实际应用当中可以根据设计的需要将多个单电池组合成为燃料电池电堆以满足不同大小功率输出的需要，目前主要以氢气为主要燃料，相较于甲烷或石油气为原料时因反应不充分使得阳极发生积碳进而附着在阳极的催化剂活性位点表面，加速燃料电池的活性衰退，而氢气的好处在于反应生成水蒸气非常清洁。

2、现有技术中，双极板结构为燃料电池中必不可少的结构，双极板结构上会设置有用于将氢气或氧气通入至双极板上的流道的入口和用于将通过流道后的氢气或氧气排出的出口，当氢气或氧气从入口处流过时，就会流经双极板上的流道，并通过流道从出口处排出。燃料电池由多组双极板结构、膜电极结构堆叠组成，因此多个双极板上的入口或出口就会形成共用管道，通过将氢气或氧气从入口对应的共用管道通入，即会将氢气或氧气通入至每一块双极板，与膜电极结构发生反应后，再从出口对应的共用管道排出。

3、目前燃料电池在使用中存在一个问题：由于将气体通入入口对应的共用管道时的气体中氢或氧的浓度是固定的，当气体从共用管道中通过时，通过靠近共用管道中的入口处时的氢或氧的浓度会远比通过远离共用管道中的入口处时的氢或氧的浓高，因此在燃料电池中，远离共用管道的膜电极结构在反应时会出现反应不完全的情况，影响燃料电池整体的均匀性与性能，甚至会影响燃料电池的使用寿命。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种新型电堆结构，以解决现有技术中距离共用管道的入口较远处的气量及气体浓度不够高，影响整体燃料电池的均匀性与性能的问题。

2、根据本发明的一方面，提供一种新型电堆结构，包括第一端板、第二端板以及设置在第一端板和第二端板之间的至少两种不同板型的双极板，相邻的两个双极板之间设置有膜电极结构；

3、其中，各个双极板上均分别设有第一入口，双极板的板型由第一入口的大小限定，不同板型的双极板的第一入口的大小不同；

4、所述第一端板上设置有与所述第一入口位置对应的第一共用入口，所述第一共用入口和设置在第一端板和第二端板之间的双极板上的第一入口形成共用管道，形成的对应于第一入口的共用管道中至少部分双极板上设置的第一入口的大小是随着双极板与第一端板之间的距离的增大而缩小的。

5、本发明的新型电堆结构通过对组成其的双极板结构进行设计，形成至少两种具有不同板型的双极板，进而令组成新型电堆结构的双极板至少具有两种不同的第一入口大小，使得利用这些双极板形成的对应于第一入口的共用通道能够形成至少部分双极板结构上的第一入口设置为随着与设置有第一共用入口的第一端板之间的距离增大而缩小的结构样式。由此当将气体通入该第一入口对应的共用管道中时，气体通至在共用管道中较为远离共用管道的入口的部分时，由于共用管道的管径的缩小，使气体在管道中的压差、浓度差和速度差更小，气压分配更均匀，远端的气体流速更快、浓度更高，以确保远离共用管道的膜电极结构反应时能够更加完全，提高整体燃料电池的均匀性与性能，提高整体燃料电池的使用寿命。

6、在一些实施方式中，形成的对应于第一入口的共用管道中的双极板上设置的第一入口的大小与双极板和第一端板之间的距离的大小呈负相关。

7、由此，通过这样设置，能够使得本发明的新型电堆结构整体形成的第一入口对应的共用管道能够具有渐变的管径，令共用管道的管径随着远离第一端板而逐渐缩小，以提高气体通入至远离共用管道的部分时的氢或氧的浓度，确保远离共用管道的膜电极结构反应时能够更加完全。

8、在一些实施方式中，依次排布设置在第一端板和第二端板之间的双极板按照与第一端板之间的距离分为至少两组第一双极板组，每组第一双极板组内的双极板的第一入口的大小相同，形成的对应于第一入口的共用管道中至少部分第一双极板组之间是根据其中双极板上设置的第一入口的大小按照随着与第一端板之间的距离的增大而缩小的顺序设置。

9、由此，通过这样设置，能够通过对双极板进行分组，以利用分组的设计使得共用管道的至少部分会随着与第一端板之间的距离增大而渐缩的结构设计变成随着与第一端板之间的距离增大而梯度缩小的结构设计，以能够将多块双极板上的第一入口的大小设计为相同，在降低整体电堆结构的设计难度和制造难度的同时，还能够起到提高气体通入至远离共用管道的部分时的氢或氧的浓度的效果。

10、在一些实施方式中，形成的对应于第一入口的共用管道中每一组第一双极板组之间是根据其中双极板上设置的第一入口的大小按照随着与第一端板之间的距离的增大而缩小的顺序设置。

11、由此，通过这样设置，能够确保整条共用管道都能够随着与第一端板之间的距离增大而梯度缩小，以起到提高气体通入至远离共用管道的部分时的氢或氧的浓度的效果。

12、在一些实施方式中，所述双极板上还设有第一出口，且设置在第一端板和第二端板之间的双极板至少具有两种不同的第一出口板型，第一出口板型由第一出口的大小限定，不同的第一出口板型上第一出口的大小不同，所述第一端板上还设有与所述第一出口位置对应的第一共用出口，所述第一共用出口和设置在第一端板和第二端板之间的双极板上的第一出口形成共用管道，形成的对应于第一出口的共用管道中至少部分双极板上设置的第一出口的大小是随着双极板与第一端板之间的距离的缩小而缩小的。

13、由此，通过这样设置，能够使得电堆结构上第一出口对应的共用管道中的至少部分能够形成随着与第一端板之间的距离的缩小而缩小的结构设计，从而能够提高气体在排出时的流速。

14、在一些实施方式中，形成的对应于第一出口的共用管道中的双极板上设置的第一出口的大小与双极板和第一端板之间的距离的大小呈正相关。

15、由此，通过这样设置，能够使得电堆结构上出口对应的整个共用管道均能够形成随着与第一端板之间的距离的缩小而缩小的结构设计，从而提高气体在排出时的流速。

16、在一些实施方式中，依次排布设置在第一端板和第二端板之间的双极板按照与第一端板之间的距离分为至少两组第二双极板组，每组第二双极板组内的双极板的第一出口的大小相同，形成的对应于第一出口的共用管道中至少部分第二双极板组之间是根据其中双极板上设置的第一出口的大小按照随着与第一端板之间的距离的缩小而缩小的顺序设置。

17、由此，通过这样设置，能够通过对双极板进行分组，以利用分组的设计使得共用管道的至少部分会随着与第一端板之间的距离缩小而渐缩的结构设计变成随着与第一端板之间的距离缩小而梯度缩小的结构设计，以能够将多块双极板上的第一出口的大小设计为相同，在降低整体电堆结构的设计难度和制造难度的同时，还能够保证提高气体排出时的流速的效果。

18、在一些实施方式中，形成的第一出口的共用管道中每一组第二双极板组之间是根据其中双极板上设置的第一出口的大小按照随着与第一端板之间的距离的缩小而缩小的顺序设置。

19、由此，通过这样设置，能够确保整条共用管道都能够随着与第一端板之间的距离缩小而梯度缩小，以起到提高气体排出时的流速的效果。

20、在一些实施方式中，所述双极板上还设有第二入口，且设置在第一端板和第二端板之间的双极板至少具有两种不同的第二入口板型，第二入口板型由第二入口的大小限定，不同的第二入口板型上第二入口的大小不同，所述第一端板上设置有与所述第二入口位置对应的第二共用入口，所述第二共用入口和设置在第一端板和第二端板之间的双极板上的第二入口形成共用管道，形成的对应于第二入口的共用管道中至少部分双极板上设置的第二入口的大小是随着双极板与第一端板之间的距离的增大而缩小的。

21、由此，通过这样设置，能够将整体电堆结构上的氢气入口和氧气入口均设置为随着双极板与第一端板之间的距离的增大而缩小的结构设计，以同时提高氢气和氧气在通入至远离共用管道的部分时的浓度。

22、在一些实施方式中，所述双极板上还设有第二出口，且设置在第一端板和第二端板之间的双极板至少具有两种不同的第二出口板型，第二出口板型由第二出口的大小限定，不同的第二出口板型上第二出口的大小不同，所述第一端板上还设有与所述第二出口位置对应的第二共用出口，所述第二共用出口和设置在第一端板和第二端板之间的双极板上的第二出口形成共用管道，形成的对应于第二出口的共用管道中至少部分双极板上设置的第二出口的大小是随着双极板与第一端板之间的距离的缩小而缩小的。

23、由此，通过这样设置，能够有效提高使得整体电堆结构上的氢气出口和氧气出口中的气体排出速度。