[发明专利]一种质子交换膜燃料电池双极板

说明书

本发明涉及一种质子交换膜燃料电池双极板，双极板的一面为生成阳极流场的阳极板面，另一面为生成阴极流场的阴极板面，所述双极板的边线外侧开设有多个用于流入或流出反应物、冷却剂或产物的流体孔道；所述流体孔道包括阳极入口、阳极出口、阴极入口、阴极出口、冷却剂入口和冷却剂出口，其中，所述阴极入口和阴极出口各有两个或多个，分别设置于所述双极板的两侧；所述阴极板面上设置有呈波纹形流道或直形流道的阴极反应通道，且所述阴极反应通道末端开设有阴极出口翻孔。本发明提高了流道内气体内部传质和实现内部增湿效果，同时也提高整个流场板氧浓度分布均一性，提高燃料电池电堆内部反应均匀性、工作效率和性能。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其是指一种质子交换膜燃料电池双极板。

背景技术

燃料电池是一种能够将储存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化成电能的绿色能量转化装置。在我国，发展燃料电池技术意义重大，该技术有利于缓解由于低效使用化石能源而造成的能源损失和严重的环境污染问题，提高能量装换效率，有望降低人们对国家电网的高度依赖，提高国民用的安全性。

目前实际运行的各类燃料电池产品，由于各种技术的限制和系统其它附件的耗能，总能量装换效率在40％-60％之间，若能够将产生的热能进行利用，能量利用率能够达到80％以上。此外，燃料电池内不含运动零部件，工作可靠性好、维修率低和噪音小等优点。

然而，为提高燃料电池输出功率，燃料电池双极板有效反应面积较大，从而导致部分面积气体分配不均匀，使燃料电池内部不同区域反应情况差异较大，影响电池综合性能。

经过专利检索发现，公开号：CN110212213A-一种质子交换膜燃料电池双极板，公开文件中记载有阴极气体入口和阴极气体出口分布于电池板的两侧，气体从一端向另一端单向传输，这种结构方式在实际使用时会发现，进气口的空气湿度比出气口的空气湿度低，加上燃料电池反应面积较大气体分配更加不均匀，因此这种单向出口的结构并不适于反应面积增大的电池发展方向。

另一方面在于，对于目前燃料电池中的质子交换膜，需要在一定的湿度条件下才具有较高的质子传导能力，且在燃料电池工作时反应区域出口位置比入口位置湿度高，若质子膜在高湿度条件下，MPL层无法将多余的液态水排出，容易堵塞MPL层微孔层，阻止反应气体与催化剂接触。

发明内容

为此，本发明的目的是为了优化燃料电池反应区域氧浓度均一性，提高反应区入口和出口位置湿度的一致性，从而能够更好地管理电堆的湿度，提高电堆水热管理能力，设计了一种质子交换膜燃料电池双极板。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种质子交换膜燃料电池双极板，其特征在于：双极板的一面为生成阳极流场的阳极板面，另一面为生成阴极流场的阴极板面，所述双极板的边线外侧开设有多个用于流入或流出反应物、冷却剂或产物的流体孔道；

所述流体孔道包括阳极入口、阳极出口、阴极入口、阴极出口、冷却剂入口和冷却剂出口，其中，所述阴极入口和阴极出口各有两个或多个，分别设置于所述双极板的两侧；

所述阴极板面上设置有呈波纹形流道或直形流道的阴极反应通道，且所述阴极反应通道末端开设有阴极出口翻孔。

在本发明的一个实施例中，所述阳极入口和所述阳极出口设置于所述双极板的对角位置，且所述阳极入口在上，所述阳极出口在下；两个所述阴极入口分别设置于所述双极板的两侧，两个所述阴极出口分别设置于所述双极板的两侧，且所述阴极入口位于所述阴极出口上方。

在本发明的一个实施例中，所述阴极板面上设置有多路阴极反应通道，多路所述阴极反应通道的布置方式为，一路或一路以上相邻的所述阴极反应通道进气方向相反，流经相邻所述阴极反应通道的气流互为逆向流动。