[发明专利]双极板及包含其的燃料电池

说明书

本发明公开了一种双极板及包含其的燃料电池。该双极板包括：本体；所述本体的一个表面上形成多条沿着同一方向延伸的流道；所述流道沿着其延伸方向形成为波浪形；所述流道从第一端口朝向第二端口逐渐变窄。双极板在形成为波浪形的同时，还形成从第一端口朝向第二端口逐渐变窄的流道，这样的双极板可以应用于石墨双极板、金属双极板以及复合材料双极板，同时也保证了流道中的气体的流速，使流道尾端产生的水能够较快的蒸发，有效解决了该形式流道的第二端口排水困难、容易发生堵水的情况；同时也解决了气体在流道尾端的浓度过低，使膜电极整体反应不均匀的情况，有效提升膜电极及电堆的寿命。

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，特别涉及一种双极板及包含其的燃料电池。

背景技术

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是以氢气为燃料，氧气或空气为氧化剂，将储存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化成电能的发电装置。双极板在PEMFC中具有隔断反应介质、集流导电、支撑膜电极、导热及为反应气体提供通道，均匀分布反应气体以及排水等作用，被称为燃料电池电堆的“骨架”，双极板合理的流场设计可以有效提高燃料电池的性能。

目前常用的流场的类型有直流道、S型流道、蛇形流道、交指型流道，其中S型流道因具有较好的性能而被越来越多的应用，但是目前应用的S型流道均为平行流道，双极板中气体入口处气体浓度较高，随着反应的进行，气体的浓度随着流道逐渐降低，气体的流速也会变小，所以会出现膜电极在两端反应不均匀的现象，第一端口反应充分温度、电压会比较高，第二端口会比较低，而反应生成的水会积在第二端口，如果不及时排出会发生流道堵塞情况，严重影响膜电极乃至电堆的寿命，所以，通过流道的设计来解决反应气体不均匀及排水的问题是非常关键的。

现有技术中，专利号CN101651217A提出了渐缩的流道结构，该结构为应用为平行直流道，第二端口截面小于进口截面，流道沿着流体流动方向线性递减，该方案可有效解决第二端口排水难得问题，但其不足之处在于：仅提出了应用于直流道，并没有提及其他形式的流道；目前主流的流道形式应用直流道越来越少，而且该流道形式如果用于石墨板其成本较高，如果用于金属双极板其成型过程中的平整度很难保证。

专利CN104037426B提出了一种应用于交指型流道的渐缩结构流道，交指流场结构由于流阻过大很少应用，而且专利中的极板形式工艺上实现起来过于困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术的上述缺陷，提供一种双极板及包含其的燃料电池。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种双极板，其包括：本体；

所述本体的一个表面上形成多条沿着同一方向延伸的流道；

所述流道沿着其延伸方向形成为波浪形；

所述流道从第一端口朝向第二端口逐渐变窄。

在本方案中，双极板在形成为波浪形的同时，还形成从第一端口朝向第二端口逐渐变窄的流道，这样的双极板可以应用于石墨双极板、金属双极板以及复合材料双极板，同时也保证了流道中的气体的流速，使流道尾端产生的水能够较快的蒸发，有效解决了该形式流道的第二端口排水困难、容易发生堵水的情况；同时也解决了气体在流道尾端的浓度过低，使膜电极整体反应不均匀的情况，有效提升膜电极及电堆的寿命。

优选地，所述流道的形状为弯角圆滑的“S”型波浪。

优选地，所述流道的形状为弯角尖锐的折线型波浪。

优选地，所述流道的长度为300-600mm。

优选地，所述流道的第一端口与所述流道的第二端口的截面积比为2.2-4.1。

在同样的工况下，截面比为2.2-4.1的电池的性能更佳。