[发明专利]质子交换膜燃料电池免粘焊密封结构的金属双极板

说明书

本发明涉及燃料电池技术领域，具体为质子交换膜燃料电池免粘焊密封结构的金属双极板，包括双极板主体、燃料孔、排液孔和氧气孔，所述双极板主体包括阳极板，所述阳极板的外表面开设有第一流场，所述第一流场的两侧皆设置有燃料孔、排液孔和氧气孔，且燃料孔、排液孔和氧气孔贯穿阳极板设置，所述第一流场的内部均匀分布有导气条和分流机构，所述阳极板的背面开设有内嵌槽，且内嵌槽内部嵌合有阴极板，所述阴极板的外表面均匀开设有立体导流槽，所述阴极板的背面开设有第二流场。本发明具有流场分压机构，使充氢更加均匀，提高发电率，具有防水逆和续流结构，解决交换膜表面发生水淹现象和交换膜表面过干的问题。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体为质子交换膜燃料电池免粘焊密封结构的金属双极板。

背景技术

质子交换膜燃料电池是一种通过质子交换膜将氢气中的质子与电子分离，电子通过双极板导出，从而完成电的转化，金属双极板不但起到导电的作用，还起到分配氢气燃料、氧气、排水和散热的作用。

公开号为CN110581287A的中国发明专利公开了质子交换膜燃料电池免粘焊密封结构的金属双极板，由阴极板和阳极板组成，双极板的阴极腔和阳极腔、冷却剂腔均采用密封圈通过组装力密封；阴极板和阳极板流场气体进出口采用在极板上开孔方式导入。先后分次将较软的A橡胶和较硬的B橡胶，注塑成型密封圈和气体通道胶条、冷却剂通道胶条；A橡胶邵氏硬度为35-45A，B橡胶邵氏硬度为70-80A；密封胶条和通道胶条实现密封和通道功能，利用低硬度A橡胶材料的压缩弹性对金属双极板阴极腔、阳极腔和冷却剂腔进行隔离密封，实现冷却剂腔与气腔结构全采用组装力控制的均衡密封，保证并提高双极板耐压能力和密封性，降低燃料电池成本，可靠经济寿命长，支持燃料电池电堆工作过程稳定运行。

其通过将双极板的阴极腔和阳极腔、冷却剂腔均采用密封圈通过组装力密封，解决了需要焊接的问题，上述文献中描述“阴极板和阳极板流场气体进出口采用在极板上开孔方式导入”并未做流场针对性结构设计，这样会带来一些问题，其一，氢燃料的流场无分压设计，易造成远离氢燃料进口的部分充氢不足，发电不充分。

其二，氧气与排水流场无分流设计，易造成水淹，无续流设计，易导致交换膜过干，增加电阻，影响电力输出。

因此亟需设计新型的质子交换膜燃料电池免粘焊密封结构的金属双极板来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供质子交换膜燃料电池免粘焊密封结构的金属双极板，以解决上述背景技术中提出的远离氢燃料进口的部分充氢不足易造成水淹以及无续流设计易导致交换膜过干，增加电阻，影响电力输出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：质子交换膜燃料电池免粘焊密封结构的金属双极板，包括双极板主体、燃料孔、排液孔和氧气孔，所述双极板主体包括阳极板，所述阳极板的外表面开设有第一流场，所述第一流场的两侧皆设置有燃料孔、排液孔和氧气孔，且燃料孔、排液孔和氧气孔贯穿阳极板设置，所述第一流场的内部均匀分布有导气条和分流机构，所述阳极板的背面开设有内嵌槽，且内嵌槽内部嵌合有阴极板，所述阴极板的外表面均匀开设有立体导流槽，所述阴极板的背面开设有第二流场，所述排液孔和氧气孔均与第二流场连通，所述立体导流槽均匀分布于第二流场内，所述内嵌槽内部嵌合有密封圈，且密封圈另一端嵌入阴极板内。

优选的，所述导气条呈倾斜排布，所述燃料孔的内部开设有通气槽，且燃料孔通过通气槽与第一流场连通，相邻的两个所述导气条间隔从靠近通气槽往远离通气槽一侧递进式均匀扩大。

优选的，所述分流机构包括第一分流杆和第二分流杆，所述第二分流杆之间的间距为第一分流杆间距的两倍，且相邻两个所述第一分流杆的低洼处深度是相邻两个第二分流杆低洼处深度的两倍。

优选的，所述第二流场的两端呈斗形汇聚至排液孔处，且第二流场的两侧底部呈楔形，靠近排液孔的一侧低于远离排液孔的一侧。