[实用新型]PEMFC及其阴极流场板、双极板

说明书

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，特别是涉及一种PEMFC及其阴极流场板、双极板。

背景技术

PEMFC(Proton Exchange Membrane Fuel Cell，质子交换膜燃料电池)是一种将原料中的化学能直接转变成电能的化学能发电装置，其能量转换效率不受卡诺循环限制，电池组的发电效率可达50％以上。同时，PEMFC具有环境友好、启动特性优良、能量转换效率高、运行平稳、无噪声等特征，可望在诸多领域得到应用，尤其是在汽车动力系统中使用更是得天独厚。

其中，双极板是PEMFC的关键部件之一，其约占燃料电池体积的80％、质量的70％和成本的29％。双极板的主要功能是支撑膜电极组件、分配反应气体、收集电流、传导热量和排出产物水等。

双极板包括阳极流场板和阴极流场板，其中，阳极流场板设有若干间隔排列的燃料气体通道，阴极流场板设有若干间隔排列的氧化剂气体通道，供给至燃料气体通道的氢气与供给至氧化剂气体通道的空气在PEMFC中的阴极气体扩散层发生反应并形成产物水，阴极气体扩散层内的产物水排向氧化剂气体通道，并在氧化剂气体通道内的多余空气的吹扫作用下排出氧化剂气体通道。

然而，在实际应用中发现，现有PEMFC中阴极气体扩散层内的产物水不易排出，易导致水淹，所谓水淹是指供给至氧化剂气体通道的空气不易自阴极流场板进入阴极气体扩散层内。

实用新型内容

本实用新型要解决的问题是：现有PEMFC中阴极气体扩散层内的产物水不易排出，易导致水淹。

为解决上述问题，本实用新型提供了一种PEMFC的阴极流场板，包括：若干间隔排列的氧化剂气体通道，所述氧化剂气体通道位于所述阴极流场板的第一表面；至少一个水通道，与所述第一表面在所述阴极流场板的厚度方向上存在间距，所述水通道在所述氧化剂气体通道的排列方向上位于相邻两个所述氧化剂气体通道之间；所述阴极流场板由多孔材料板制成，并适于使所述PEMFC的生成水在差动毛细效应的作用下自所述第一表面穿过所述阴极流场板进入所述水通道内。

可选地，所述阴极流场板的孔隙在自所述水通道指向所述第一表面的方向上减小。

可选地，所述水通道位于所述阴极流场板的第二表面上，所述第一表面与第二表面在所述厚度方向上背对设置。

可选地，所述氧化剂气体通道、水通道在所述排列方向上交错设置。

可选地，所述多孔材料板为金属纤维多孔材料板。

可选地，所述金属纤维多孔材料为纤维烧结毡或纤维编织网。

可选地，所述金属纤维多孔材料板材质为不锈钢或铜合金；

所述阴极流场板的参数包括：孔隙率为70％至85％，透气度为40L/(min·dm²)至100L/(min·dm²)，在所述厚度方向上的电阻率为50μΩ·cm至80μΩ·cm，在垂直于所述厚度方向的方向上的热导率为15W/(m·K)至21W/(m·K)，屈服强度为200MPa以上，抗拉强度为400MPa以上。

可选地，所述阴极流场板为冲压成型板、软膜成型板或液压膨胀成型板或粉末冶金成型板。

可选地，所述氧化剂气体通道具有进口和出口，所述进口供所述氧化剂气体送入，所述出口供多余的所述氧化剂气体排出；

所述第一表面包括凹凸面，所述凹凸面由若干在自所述进口指向所述出口的方向上交错设置的凸面和凹面相连而成。

可选地，所述凹凸面在垂直于所述排列方向的平面上的投影呈正弦曲线状。

另外，本实用新型还提供了一种PEMFC的双极板，包括：阳极流场板，设有若干间隔排列的燃料气体通道；上述任一所述的阴极流场板；绝缘隔板，位于所述阳极流场板与阴极流场板之间，所述绝缘隔板与所述阳极流场板、阴极流场板均固定。

另外，本实用新型还提供了一种PEMFC，包括堆叠设置的若干电池单元，所述电池单元包括：依次堆叠设置的阳极流场板、阳极气体扩散层、质子交换膜、阴极气体扩散层以及上述任一所述的阴极流场板；所述阳极流场板设有若干间隔排列的燃料气体通道；所述阴极流场板的所述第一表面与所述阴极气体扩散层接触，且所述阴极流场板与阴极气体扩散层之间形成差动毛细效应，以使所述PEMFC的生成水自所述第一表面穿过所述阴极流场板进入所述水通道内。

可选地，同一所述电池单元内的所述阴极流场板的孔隙大于阴极气体扩散层的孔隙，以形成差动毛细效应。