[发明专利]具有等腰三角形区域的用于燃料电池的双极板及燃料电池

说明书

本发明涉及具有等腰三角形区域的用于燃料电池的双极板及燃料电池。该用于燃料电池的双极板，具有阴极板和阳极板；阴极板和阳极板分别具有反应区域和两个等腰三角形区域；其中等腰三角形区域适于用作分配区和反应区；在每个等腰三角形区域布置：具有用于输送或输出阳极气体的阳极气体口，用于输送或输出阴极气体的阴极气体口，以及用于输送或输出冷却剂的冷却剂口；阳极气体口和冷却剂口沿着等腰三角形区域的一个腰边布置，阴极气体口沿着等腰三角形区域的另一个腰边布置。本发明的双极板极大提高了反应区面积，不存在应力及温度奇异点，提高了燃料电池的性能和可靠性。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种具有等腰三角形区域的用于燃料电池的双极板及燃料电池。

背景技术

燃料电池是一种将燃料所具有的化学能转换成电能的化学电池，具有较高的经济性。质子交换膜燃料电池是燃料电池中的一种，其中质子交换膜燃料电池双极板是燃料电池电堆的重要部件之一，可以起到支撑固定质子交换膜燃料电池膜电极、分割燃料和氧化气体、收集传导电流等重要作用，因此，优化双极板的设计对于质子交换膜燃料电池的性能和耐久性的提升起到巨大的作用。

质子交换膜燃料电池双极板一般由阴极板及阳极板构成，其中阳极板的设计功能包括：散热，结构支撑，氢气的流体分配与流通，保证水热平衡及生成液态水的排出，导电，流道流体阻力特性对GDL多孔介质渗流在组分传递上的匹配，分配组分(主要指氢气及水蒸气)在阳极板空间内的浓度。阴极板的设计功能包括：散热，结构支撑，空气(主要指氧气)流体分配与流通，生成液态水的排出，导电，流道流体阻力特性对GDL多孔介质渗流在组分传递上的匹配，分配组分(主要指氧浓度及水蒸气的含量)在阴极板空间内的浓度。冷却水腔主要提供散热能力，考量散热能力的重要物理特征包括：散热速率，散热均一性，冷却水腔散热经济性(流体阻力-流量关系)。一般双极板由导电的材料制成，比如由金属材料或石墨材料制成。其中金属板一般采用冲压成型工艺的0.1mm左右厚度的薄板，故冷却水腔由阴阳极腔体的背面共同构成，冷却水腔的流体域受到阴阳极设计的严格几何约束。而石墨板一般采用雕刻或模压工艺制作，由于石墨板厚度较厚可以允许冷却水腔不受到或者减轻阴阳极气体腔对石墨双极板的对冷却水腔的几何拓扑限制。