[发明专利]一种自主增湿的燃料电池双极板组合件、电堆和系统

权利要求书

1.一种燃料电池双极板组合件，其特征在于，所述双极板组合件包括叠放的阴极板(2)和阳极板(1)，所述阴极板(2)为多孔石墨板；所述多孔石墨板的外侧设有空气流场，内侧设有冷却水流场；所述阳极板(1)的外侧设有氢气流场，内侧设有或不设有冷却水流场；所述多孔石墨板的冷却水流场与阳极板(1)的板体或阳极板(1)的冷却水流场合围形成冷却水流道(7)。

2.根据权利要求1所述的双极板组合件，其特征在于，所述多孔石墨板的孔径为0.05-20微米。

3.根据权利要求1所述的双极板组合件，其特征在于，所述多孔石墨板和阳极板(1)分别设有氢气通孔一和氢气通孔二，组装后形成氢气公共管道；所述氢气通孔一的外周进行气密性处理，使氢气与多孔石墨板相隔离。

4.根据权利要求3所述的双极板组合件，其特征在于，所述气密性处理方式包括：在所述氢气通孔一的外周设置内衬件(9)、灌注密封胶或设置密封胶垫(10)。

5.根据权利要求1所述的双极板组合件，其特征在于，所述阳极板(1)为金属板。

6.一种燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池系统包括燃料电池电堆(13)，所述燃料电池电堆(13)包括权利要求1-5任一所述的双极板组合件。

7.根据权利要求6所述的燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池电堆(13)设有内循环水管路和外循环液管路；所述内循环水管路的一端与燃料电池电堆(13)的内循环水出口相连，另一端与燃料电池电堆(13)的内循环水入口相连，并沿内循环水流动方向依次设有内循环水泵(14)、去离子器(15)和换热器(17)，所述去离子器(15)的出口与换热器(17)的热源进口相连通，所述换热器(17)的热源出口与燃料电池内循环水入口相连通；所述外循环液管路用于对经过换热器(17)的内循环水进行降温。

8.根据权利要求7所述的燃料电池系统，其特征在于，所述外循环液管路的一端与所述换热器(17)的冷源出口相连，另一端与所述换热器(17)的冷源进口相连，并沿冷源流动方向依次设有外循环水泵(18)、净化器(19)和散热器水箱(20)，所述外循环液管路还包括外循环膨胀水箱(21)，所述外循环膨胀水箱(21)的出口与外循环水泵(18)的入口相连通。

9.根据权利要求6所述的燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池电堆(13)还设有阴极输入管路、阴极输出管路、阳极输入管路和阳极输出管路；所述阴极输入管路沿气体输入方向依次设有空气滤清器(22)和空压机(23)；所述阴极输出管路设有内循环水箱(16)，所述内循环水箱(16)的出口与内循环水泵(14)的入口相连通；所述内循环水箱(16)还设有多余水排出支路，所述多余水排出支路上沿水排出方向依次设有阀门(24)和消音器(25)；所述阳极输入管路沿气体输入方向依次设有控制阀(27)和氢循环器(28)；所述阳极输出管路沿气体输出方向设有氢气尾排阀(29)，所述氢气尾排阀(29)的前端设有支路与氢循环器(28)的入口相连。

10.一种权利要求1-5任一所述的双极板组合件的工作方法，其特征在于，所述方法为：所述多孔石墨板作为阻气导水板，燃料电池电堆(13)通入循环冷却水后，冷却水浸入多孔石墨板的孔道内形成湿密封，同时对膜电极(3)增湿，使膜电极(3)处于浸润状态；燃料电池工作时，燃料电池电堆(13)内空气腔内的空气压力高于燃料电池电堆(13)内循环冷却水压力，电化学反应生成水通过阴极多孔石墨板排至冷却水流道(7)，随冷却水带出燃料电池电堆(13)；燃料电池停车后，多孔石墨板中的水通过空气腔内的空气压至冷却水流道(7)后排出。