[实用新型]极板结构、单电池和燃料电池

说明书

本实用新型提供了一种极板结构、单电池和燃料电池，极板结构应用于燃料电池，燃料电池还包括膜电极，极板结构用于与膜电极的扩散层接触，其中，极板结构包括：极板主体，极板主体具有相对设置的第一连接端和第二连接端，第一连接端与扩散层相接触，极板主体的第一连接端设置有第一流道和第二流道，第一流道和第二流道间隔设置；其中，第一流道具有相对设置的第一端和第二端，第一端设置有第一进口，第二端为封闭端；第二流道具有相对设置的第二进口和第二出口。本实用新型的极板结构解决了现有技术中的燃料电池的极板与扩散层的接触区域内易滞留水的问题。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，具体而言，涉及一种极板结构、单电池和燃料电池。

背景技术

燃料电池的流道内部流通的工质为反应气体、水蒸气及凝结水的多相混合物，其中，水来自于阴极催化层的还原反应，经扩散作用(通过扩散层)进入阴阳极流道并随着气体流动排出流道。反应生成水的及时排出能够显著提高燃料电池性能，一方面避免了催化层的水淹，从而避免了催化剂的电化学腐蚀；另一方面避免堵塞了反应气体的扩散传质通道，从而避免了催化层上的“燃料饥饿”。

然而，在实际使用中，良好的燃料电池水管理能够及时排出流道中积聚的反应生成水，但很难驱走极板与扩散层相接触区域内滞留的反应生成水，尤其在大电流密度下，接触区的滞留水极易造成催化层的腐蚀并阻碍反应气体通过扩散层的传质过程，这最终限制了燃料电池性能及寿命的提升。因此，燃料电池中更好的水管理策略应当能够对接触区滞留水进行驱赶，或者从根源上避免反应生成水的滞留。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种极板结构、单电池和燃料电池，以解决现有技术中的燃料电池的极板与扩散层的接触区域内易滞留水的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的第一个方面，提供了一种极板结构，应用于燃料电池，燃料电池还包括膜电极，极板结构用于与膜电极的扩散层接触，极板结构包括：极板主体，极板主体具有相对设置的第一连接端和第二连接端，第一连接端与扩散层相接触，极板主体的第一连接端设置有第一流道和第二流道，第一流道和第二流道间隔设置；其中，第一流道具有相对设置的第一端和第二端，第一端设置有第一进口，第二端为封闭端；第二流道具有相对设置的第二进口和第二出口。

进一步地，第一流道为多个，相邻两个第一流道之间设置有至少一个第二流道。

进一步地，相邻两个第一流道之间设置有一个或两个第二流道。

进一步地，第一流道的流通面积小于第二流道的流通面积。

进一步地，第一进口的进口压力P₁大于第二进口的进口压力P₂。

进一步地，第一流道为矩形通道。

进一步地，第二流道为矩形通道。

进一步地，第二连接端设置有冷却流道，冷却流道为U型通道，U型通道具有第一通道和第二通道，第一通道为两个，两个第一通道平行设置，第二通道的一端与两个第一通道中的一个第一通道相连通，第二通道的另一端与两个第一通道中的另一个第一通道相连通；其中，第一通道的延伸方向、第一流道的延伸方向、第二流道的延伸方向均相同。

进一步地，第二流道具有第二底壁和两个第二侧壁，两个第二侧壁均与第二底壁连接且相对设置在第二底壁的两侧，第二侧壁相对第二底壁垂直设置，两个第二侧壁沿第二流道的延伸方向均呈波浪状。

进一步地，第二底壁沿第二流道的延伸方向呈波浪状。

进一步地，第二连接端设置有冷却流道，冷却流道的延伸方向、第一流道的延伸方向、第二流道的延伸方向均相同。

进一步地，第二连接端设置有冷却流道，冷却流道为多个，多个冷却流道间隔设置。