[发明专利]双极板、燃料电池和燃料电池堆

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，更具体地，涉及一种双极板、燃料电池和燃料电池堆。

背景技术

燃料电池是一种环境友好、高效、长寿命的发电装置。以质子交换膜燃料电池（PEMFC）为例，反应气从阳极侧进入，氢原子在阳极失去电子变成质子，质子穿过质子交换膜到达阴极，电子同时经由外部回路也到达阴极，在阴极质子、电子与氧气结合生成水。燃料电池采用非燃烧的方式将化学能转化为电能，由于不受卡诺循环的限制其直接发电效率可高达45%。以燃料电池堆为核心发电装置，燃料电池系统集成了电源管理，热管理等模块，具有热、电、水、气统筹管理的特征。燃料电池系统产品从固定式电站到移动式电源，从电动汽车到航天飞船，从军用装备到民用产品，有着广泛的应用空间。

如图1所示，在并网逆变、交流逆变输出等场合，由于负载的功率具有一定的频率脉动，因而需要通过功率变换器耦合到燃料电池。功率变换器的电流纹波对燃料电池有一定的影响，功率变换器的高频电流纹波不会对燃料电池的运行安全造成威胁，但是一些低频电流纹波，如工频纹波等会对燃料电池的运行安全造成威胁。当电流处于谷值，会造成反应气余裕和浪费；而当电流峰值处于峰值时，则会造成反应气供应不足，甚至在局部区域形成反应气耗尽区，从而导致燃料电池的膜电极寿命衰减，严重降低了燃料电池的性能和耐久性。

发明内容

本发明旨在提供一种双极板、燃料电池和燃料电池堆，以解决现有技术中由于负载影响而导致反应气瞬时供应不足的问题。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，提供了一种双极板，包括相对设置的第一极性表面和第二极性表面，第一极性表面与第二极性表面的极性相反，，第一极性表面具有第一导流槽和第一缓存部，第一缓存部位于第一极性表面的反应区内。

进一步地，第一缓存部包括第一缓存槽和/或第二缓存槽，第一缓存槽与第一导流槽连通，第二缓存槽与第一导流槽间隔设置。

进一步地，第一缓存槽为多个，多个第一缓存槽沿第一导流槽的导流方向设置在第一导流槽的至少一侧和/或设置在第一导流槽的槽底，并与第一导流槽连通。

进一步地，第一导流槽为多个，相邻两个第一导流槽之间形成间隔区域，第二缓存槽为多个，多个第二缓存槽设置在间隔区域内和/或设置在间隔区域外。

进一步地，第二缓存槽为多个，多个第二缓存槽设置在第一极性表面的反应区的边缘处。

进一步地，第二极性表面具有第二导流槽和第二缓存部，第二缓存部位于第二极性表面的反应区内，第二缓存部包括第三缓存槽和/或第四缓存槽，第三缓存槽与第二导流槽连通，第四缓存槽与第二导流槽间隔设置。

进一步地，第一缓存部与第二缓存部沿双极板的中心平面对称设置。

进一步地，双极板包括对应设置的阳极板和阴极板，第一极性表面位于阳极板上，第二极性表面位于阴极板上。

进一步地，阳极板和/或阴极板相向设置的表面上设置有冷却液导流槽。

根据本发明的另一个方面，提供了一种燃料电池，包括两个双极板和膜电极，膜电极夹持在两个双极板之间，双极板是上述的双极板。

根据本发明的另一个方面，提供了一种燃料电池堆，包括多个双极板和多个膜电极，相邻两个双极板之间分别夹持有多个膜电极中的一个膜电极，双极板是上述的双极板。

本发明中的双极板包括相对设置且极性相反的第一极性表面和第二极性表面，第一极性表面具有第一导流槽和第一缓存部，第一缓存部位于第一极性表面的反应区内。当燃料电池受负载影响出现反应气瞬时供应不足的情况时，处于第一缓存部内的反应气会补充到反应气耗尽区，直接参与供电反应，从而避免反应气耗尽、延长了燃料电池的使用寿命、保证了燃料电池的运行安全。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示意性示出了现有技术中的燃料电池功率变换器的电流波纹示意图；

图2示意性示出了本发明中的燃料电池堆的结构示意图；

图3示意性示出了本发明中的第一个实施例中的双极板的结构示意图；

图4示意性示出了本发明中的第二个实施例中的双极板的结构示意图；

图5示意性示出了本发明中的第三个实施例中的双极板的结构示意图；

图6示意性示出了本发明中的第四个实施例中的双极板的结构示意图；